碳化钨基胶合硬质材料制造技术

本发明专利技术提供了一种碳化钨基胶合硬质材料，其包括：平均粒度为0.1至1.3μm的碳化钨；1.0至5.0重量％的(Co+Ni)，其中Co/(Co+Ni)的重量％比值为0.4≤Co/(Co+Ni)≤0.95；0.1至1.0重量％的Cr，Cr与(Co+Ni)的重量％比值为0.05≤Cr/(Co+Ni)≤0.20；0.01至0.3重量％的Mo；和0.02至0.45重量％的Me，其中Me＝选自Ta、Nb、Hf和Ti中的一种或多种元素，优选为Ta和/或Nb；以及0.01≤Me/(Co+Ni)≤0.13。

【技术实现步骤摘要】
碳化钨基胶合硬质材料
本专利技术涉及一种碳化钨基胶合硬质材料，该材料在木工工具或成形工具中的用途，以及具有由该胶合硬质材料构成的工作区域的木工工具和具有由该材料构成的工作区域的成形工具。
技术介绍
碳化钨基胶合硬质材料是复合材料，其中至少主要由碳化钨形成的硬质材料颗粒形成该复合材料的主要部分，并且这些硬质材料颗粒之间的空隙由延展性金属粘结剂填充。这种胶合硬质材料由于其有利的材料性能，特别是高硬度与良好的断裂韧度的组合，已经在许多领域中使用了许多年，例如在金属的切削加工中、在耐磨部件中、在木工工具中、在成形工具中等。当这种胶合硬质材料用于各种应用领域时对材料的要求是非常不同的。特别地，在一些应用中，主要是高硬度是重要的，而在其它应用中，硬度和韧度的非常平衡的组合是重要的，并且在其它应用中，例如良好的耐腐蚀性也是重要的。特别是当这种胶合硬质材料用于木工工具和成形工具时，除了胶合硬质材料的高硬度和良好的耐腐蚀性之外，高断裂韧度KIc和高横向断裂强度TRS也是关键的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的碳化钨基胶合硬质材料，其具有硬度、耐腐蚀性、断裂韧度和横向断裂强度的特别有利的组合，尤其是用于木工工具或成形工具，并且还提供一种改进的木工工具和一种改进的成形工具。该目的通过根据权利要求1的碳化钨基胶合硬质材料实现。在从属权利要求中指出了有利的实施方式。胶合硬质材料包括：平均粒度为0.1至1.3μm的碳化钨；1.0至5.0重量％的(Co+Ni)，其中Co/(Co+Ni)的重量％比值为0.4≤Co/(Co+Ni)≤0.95；0.1至1.0重量％的Cr，Cr与(Co+Ni)的重量％比值为0.05≤Cr/(Co+Ni)≤0.20；0.01至0.3重量％的Mo；以及0.02至0.45重量％的Me，其中Me＝选自由Ta、Nb、Hf和Ti组成的组中的一种或多种元素，优选Ta和/或Nb；以及0.01≤Me/(Co+Ni)≤0.13。在胶合硬质材料中碳化钨的比例可特别优选地为92至98.5重量％。这里，(Co+Ni)的重量％是指Co和Ni以重量百分比计的总比例。Me/(Co+Ni)比值也以重量百分比确定。本专利技术的胶合硬质材料实现了高硬度、良好的耐腐蚀性和同时对于高硬度的高断裂韧度和横向断裂强度的有利组合，这是特别有利的，尤其是对于在木工工具和成形工具中的用途是特别有利的。有利性能归因于Co和Ni的在所示范围内的组合、Cr和Mo在所示范围内的目标添加、以及元素Ti、Ta、Hf和Nb中的至少一种以所示量的目标添加。因此，该胶合硬质材料包含WC、Co、Ni、Cr和Mo以及元素Ta、Nb、Hf和Ti中的至少一种，但也可以包含多种这些元素。胶合硬质材料可优选地包含Ta、Nb，或Ta和Nb的组合。除非在本说明书中另外指出，在每种情况下的量和比值涉及组分的重量百分比。铬可以在胶合硬质材料的粉末冶金制造中例如作为纯金属或以Cr3C2或Cr2N粉末的形式添加。Mo优选以Mo2C粉末的形式添加，但也可以作为例如纯金属或例如(W，Mo)C混合碳化物添加。其它元素可例如特别地作为碳化物MeC、因此作为TaC、NbC等添加，或作为混合碳化物如(Ta，Nb)C或(W，Me)C，特别地例如(W，Ta)C或例如(W，Ti，Ta，Nb)C等添加。胶合硬质材料可优选地仅具有所示的组成和不可避免的杂质，即基本上由所示的组成构成。在一个实施方式中，胶合硬质材料具有0.1至0.8μm的碳化钨平均粒度，这代表了硬度和断裂韧度以及还有横向断裂强度之间的特别有利的折衷，尤其是对于在木工工具或成形工具中的用途。胶合硬质材料可以优选地具有0.2至0.5μm的碳化钨平均粒度。在一个实施方式中，Co/(Co+Ni)比值为：0.6≤Co/(Co+Ni)≤0.9。在该比值下，特别地，实现了一方面碳化钨颗粒与粘结剂的良好润湿与另一方面的胶合硬质材料的高耐腐蚀性和断裂韧度之间的良好平衡。在一个实施方式中，Cr/(Co+Ni)重量％比值为：0.05≤Cr/(Co+Ni)≤0.15。在该范围内，特别地，Cr相对于主要粘合剂成分Co和Ni的量使得实现高硬度和耐腐蚀性，但同时制造过程中的工艺参数在常规容差内仍然足够不敏感。在一个实施方式中，Mo与Cr的重量％比值为：Mo/Cr<0.5；优选地Mo/Cr<0.4。Cr与Mo比值的明显较高比例对硬度和耐腐蚀性之间的折衷以及其次对断裂韧度和横向断裂强度具有积极的影响。在一个实施方式中，0.02≤Me/(Co+Ni)≤0.08。在此，该比值也以重量％确定。在该范围内，特别地，添加Ta、Nb、Hf和/或Ti中的一种或多种元素对材料性能具有积极的影响。特别优选地，Me＝Ta和/或Nb。Me与Cr的重量％比值优选为：Me/Cr<0.65。特别地，Me/Cr可以>0.05，以达到附加添加的足够影响，但另一方面避免不利的影响。在一个实施方式中，胶合硬质材料具有在2050至2450范围内的维氏硬度HV10。这种高硬度特别有利于用于木工工具或成形工具中。根据ISO3878:1991(“硬质合金-维氏硬度试验”)的维氏硬度HV10特别优选在以下范围内：HV10＝2550-100×(Co+Ni)的重量％±150。在一个实施方式中，胶合硬质材料具有在7.1至8.5MPa·m1/2范围内的断裂韧度KIC。根据ISO28079:2009使用10kgf的压痕载荷(对应于98.0665N)进行测量。断裂韧度KIC(以MPa·m1/2计)特别地可在以下范围内：KIC＝6.8+(1/3)×(Co+Ni)的重量％±0.5，优选地在以下范围内KIC＝6.8+(1/3)×(Co+Ni)的重量％±0.3。在一个实施方式中，胶合硬质材料具有在2560MPa至4230MPa范围内的横向断裂强度。横向断裂强度根据标准ISO3327:2009使用具有圆柱形横截面(形状C)的试样测定。以MPa计的横向断裂强度可以特别地在以下范围内：TRS＝2150+(2500/6)×(Co+Ni)的重量％±500，优选在以下范围内：TRS＝2150+(2500/6)×(Co+Ni)的重量％±300。该目的还通过根据权利要求11的胶合硬质材料用于木工工具或成形工具的用途来实现。该目的还通过根据权利要求12的木工工具实现，所述木工工具具有由这种碳化钨基胶合硬质材料制成的工作区域。该目的还通过根据权利要求13的成形工具实现，所述成形工具具有由这种碳化钨基胶合硬质材料制成的工作区域。在一个实施方式中，成形工具是用于冷成形的工具，特别是用于线材制造的拉深凹模或深拉深工具。附图说明本专利技术的进一步优点和有效的方面能够通过参考附图对以下实施例的描述而获得。附图示出了：图1：根据一个示例性实施方式的具有由胶合硬质材料构成的工作区域的木工工具的示意图；图2：图1的细节II的放大示意图；图3：根据另一示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化钨基胶合硬质材料，其包括：/n平均粒度为0.1至1.3μm的碳化钨；/n1.0至5.0重量％的(Co+Ni)，其中Co/(Co+Ni)的重量％比值为0.4≤Co/(Co+Ni)≤0.95；/n0.1至1.0重量％的Cr，Cr与(Co+Ni)的重量％比值为0.05≤Cr/(Co+Ni)≤0.20；/n0.01至0.3重量％的Mo；以及/n0.02至0.45重量％的Me，其中Me＝来自由Ta、Nb、Hf和Ti组成的组中的一种或多种元素，优选为Ta和/或Nb；以及/n0.01≤Me/(Co+Ni)≤0.13。/n

【技术特征摘要】
20191122 EP 19210812.41.一种碳化钨基胶合硬质材料，其包括：
平均粒度为0.1至1.3μm的碳化钨；
1.0至5.0重量％的(Co+Ni)，其中Co/(Co+Ni)的重量％比值为0.4≤Co/(Co+Ni)≤0.95；
0.1至1.0重量％的Cr，Cr与(Co+Ni)的重量％比值为0.05≤Cr/(Co+Ni)≤0.20；
0.01至0.3重量％的Mo；以及
0.02至0.45重量％的Me，其中Me＝来自由Ta、Nb、Hf和Ti组成的组中的一种或多种元素，优选为Ta和/或Nb；以及
0.01≤Me/(Co+Ni)≤0.13。


2.根据权利要求1所述的碳化钨基胶合硬质材料，其中，所述碳化钨的平均粒度为0.1至0.8μm，优选为0.2至0.5μm。


3.根据权利要求1或2所述的碳化钨基胶合硬质材料，其中，0.6≤Co/(Co+Ni)≤0.9。


4.根据前述权利要求中任一项所述的碳化钨基胶合硬质材料，其中，0.05≤Cr/(Co+Ni)≤0.15。


5.根据前述权利要求中任一项所述的碳化钨基胶合硬质材料，其中，Mo与Cr的重量％比值使得：Mo/Cr<0.5；优选地Mo/Cr<0.4。


6.根据前述权利要求中任一项所述的碳化钨基胶合硬质材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳迪奥·贝尔塔兰，拉尔夫·由斯丁格尔，罗尔夫·科斯特斯，
申请(专利权)人：森拉天时卢森堡有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU