烧结体的结合剂金属相的强化方法技术

在本发明专利技术中，通过以0.2MPa～0.6MPa的喷射压力或以80m/s～200m/s的喷射速度将球形喷射粒子与压缩气体一起喷射，从而将所述球形喷射粒子喷射到包括硬质粒子和将所述硬质粒子结合在一起的结合剂金属相的烧结体的表面上，所述球形喷射粒子的硬度不小于所述结合剂金属相的硬度且硬度不大于1000HV，并且是#100粒度～#800粒度的平均粒径为20μm～149μm的粒子，因此由这种撞击引起的塑性变形和在撞击部位发生的瞬时温度上升和冷却使所述结合剂金属相的结构微细化，引起致密结构的变化，并且赋予压缩残余应力，从而导致强化，并且能够防止所述烧结体中的脆性断裂。

【技术实现步骤摘要】
烧结体的结合剂金属相的强化方法
本专利技术涉及一种在碳化物、氧化物、氮化物、硼化物、硅化物等的硬质粒子与诸如Fe、Ni或Co等结合剂金属一起烧结的烧结体中强化结合剂金属的相(在本专利技术中称为“结合剂金属相”)的方法，例如在硬质合金、金属陶瓷或cBN中。
技术介绍
以硬质合金的例子作为烧结体的例子，硬质合金由使用诸如铁(Fe)、镍(Ni)或钴(Co)等金属作为结合剂一起烧结的诸如钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)等金属的碳化物(WC、TiC、TaC)的微细粒子构成(硬质合金的普通粒子的粒径为几μm，硬质合金的超细粒子的粒径为约0.5μm～约0.8μm)。如狭义定义的那样，硬质合金有时仅指由使用钴(Co)结合剂一起烧结的碳化钨(WC)的粒子构成的WC-Co系合金。这种硬质合金是具有在1000HV～1800HV的硬度范围内的非凡硬度并且具有优异的耐磨性的材料，因此被用作诸如切削工具等的要求耐磨性的工具、机械部件等用的材料。然而，尽管硬质合金具有高硬度，但是它们具有脆性并且容易发生脆性断裂的缺点。这意味着，例如，在由硬质合金制成的切削工具的刀刃处容易出现裂纹、缺口等。由于在出现这种裂纹或缺口时需要中断工作来更换切削工具或者需要执行再研磨操作等以使切削工具的刀刃再生，因此这降低了生产率。因此，期望提供一种硬质合金，其在具有高硬度的同时，也具有优异的韧性，并且不易产生诸如裂纹或缺口等脆性断裂。已知的是，硬质合金的机械特性，例如硬度和韧性，根据硬质粒子的粒径和结合剂金属的添加量而变化。因此，可以认为，应该改变硬质粒子的粒径和结合剂金属的添加量以获得具有目标硬度和韧性的硬质合金。然而，如图1所示，硬度和韧性相对于硬质粒子的粒径的关系是如下的关系，随着硬质合金的平均粒径减小，硬质合金的硬度增大但韧性降低，相反，随着硬质粒子的平均粒径增加，断裂韧性增大但硬度降低。另外，如图2所示，硬度和韧性相对于结合剂金属的添加量的关系是如下的关系，随着结合剂金属的添加量减小，硬质合金的硬度增大但韧性降低，并且随着结合剂金属的添加量增加，硬质合金的韧性增大但硬度降低。因此，硬质合金的硬度和韧性具有冲突的关系，因为增大一种导致另一种降低。这意味着，具有两种冲突性质(具有优异韧性的同时还具有高硬度)的硬质合金因而难以通过调节硬质粒子的粒径和调节结合剂金属的添加量来获得。因此，在不降低硬质合金的硬度的情况下提高韧性的提议方法例如包括：用硬涂层涂布由硬质合金制成的基体的表面的方法，该硬涂层包括优异韧性的增韧区(参见日本专利特开2000-246509号公报(JP2000-246509A)的摘要；以及在保持硬质合金的整体硬度的同时仅提高表面部分的断裂韧性的方法，这通过设置经由在硬质合金的表面处增加WC粒径和/或增加Co浓度而提高韧性的表面层来实现(参见日本专利特表2004-514790号公报(JP2004-514790A)的摘要)。注意，尽管不旨在提高诸如硬质合金等烧结体的韧性，但是本专利技术的专利技术人已经提出了一种用于金属制品的瞬时热处理方法，旨在通过喷丸处理在表面上形成微细结构、微凹等。在该瞬时热处理方法中，具有比工件的母材硬度更高的硬度并且包括在#100粒度～#800粒度(平均粒径：20μm～149μm)的范围内的三种以上不同的近似粒度范围的大致球形的丸粒被混合在一起，并且每经过0.5秒～5秒，将喷丸与压缩空气组合的混合流体间歇地喷射到工件上0.1秒～1秒。该喷射以0.3MPa～0.6MPa的喷射压力、以100m/s～200m/s的喷射速度和以100mm～250mm的喷射距离进行，从而在工件的表面上形成许多随机的具有大致圆形底面且直径为0.1μm～5μm的微小凹部(日本专利特开2012-135864号公报(JP2012-135864A)的权利要求1)。注意，在日本专利特开2012-135864号公报(JP2012-135864A)中记载了其中“硬质合金”用作工件的实施例(参见日本专利特开2012-135864号公报(JP2012-135864A)的表11-1)。在上述的现有技术中，在包括增韧区的硬涂层设置在硬质合金的表面上的构成中，如同在日本专利特开2000-246509号公报(JP2000-246509A)记载的构成中那样，通过在保持硬质合金的硬度不受影响的同时在表面上形成具有高韧性的增韧区的硬涂层，能够赋予韧性，同时保持硬质合金的特性，即，高硬度。然而，该方法需要使用诸如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等方法在硬质合金的表面上形成具有增韧区的硬涂层的操作。以这种方式形成硬涂膜需要设备等的大量投资，例如需要昂贵的真空沉积系统。此外，该方法获得高韧性的原因是在表面上形成了硬涂膜，而不是因为硬质合金本身的韧性增加，这意味着，如果硬涂膜剥离，则会失去韧性。然而，通过增加WC粒径和/或增加Co浓度而在硬质合金上设置高韧性的表面层的构成，如日本专利特表No.2004-514790(JP2004-514790A)中记载的构成，使得仅对于表面层部分局部地提高了韧性，而不降低硬质合金内部的硬度。然而，以这种方式具有增加的WC粒径和/或增加的Co浓度的表面层具有由于韧性增大而降低的硬度。因此，其耐磨性降低(参照图1和图2)，并且当在相对于其他构件发生直接接触或滑动的应用中使用时，容易发生磨损。因此，在日本专利特表No.2004-514790号公报(JP2004-514790A)记载的处理中，在上述表面层上形成有更耐磨的涂布膜的情况下，进行准备性处理以防止该耐磨的涂布膜的剥离(日本专利特表No.2004-514790号公报(JP2004-514790A)，[0001])。然而，以这种方式形成表面层不能在硬质合金本身中获得韧性和硬度二者。因此，即使强烈期望赋予硬质合金以硬度和韧性二者，但是以上列出的现有技术都不能为这种期望提供解决对策。因此，本专利技术的专利技术人进行了认真的研究，以研究在不形成如上所述的硬涂膜等的情况下，需要如何才能够提高硬质合金本身的韧性。结果，本专利技术人考虑了如果至少在硬质合金1的表面附近可以强化结合剂金属相，是否可以抑制诸如裂纹或缺口等脆性断裂的发生。即，如图3所示，硬质合金1具有如下结构：其中诸如WC等硬质粒子10通过延展性比硬质粒子10高的诸如Co等结合剂金属相20结合在一起。其中的硬质粒子10具有极高的硬度，例如对于WC为1780HV，对于TiC为3200HV，对于TaC为1800HV，并且几乎不变形。因此，当外力作用于硬质合金1时发生的任何塑性变形可以从逻辑上推断出主要在存在诸如Co等结合剂金属相20的部分中发生。这提供了关于为什么通过增加结合剂金属的添加量来提高硬质合金1的整体韧性(可变形性)的支撑(参照图2)。以这种方式，硬质合金1的变形被认为主要发生在结合剂金属相20的部分中，并且例如在硬质合金1中出现的诸如裂纹或缺口等脆性断裂被认为是由于伴随变形的应变而引起结合剂金属相20的破裂而产生的，这最终导致断裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧结体的结合剂金属相的强化方法，所述的结合剂金属相的强化方法包括：/n通过以0.2MPa～0.6MPa的喷射压力或以80m/s～200m/s的喷射速度将球形喷射粒子与压缩气体一起喷射，从而将所述球形喷射粒子喷射到包括硬质粒子和将所述硬质粒子结合在一起的结合剂金属相的烧结体的表面上，所述球形喷射粒子的硬度不小于所述结合剂金属相的硬度且硬度不大于1000HV，并且是#100粒度～#800粒度的平均粒径为20μm～149μm的粒子。/n

【技术特征摘要】
20200127 JP 2020-0111021.一种烧结体的结合剂金属相的强化方法，所述的结合剂金属相的强化方法包括：
通过以0.2MPa～0.6MPa的喷射压力或以80m/s～200m/s的喷射速度将球形喷射粒子与压缩气体一起喷射，从而将所述球形喷射粒子喷射到包括硬质粒子和将所述硬质粒子结合在一起的结合剂金属相的烧结体的表面上，所述球形喷射粒子的硬度不小于所述结合剂金属相的硬度且硬度不大于1000HV，并且是#100粒度～#800粒度的平均粒径为20μm～149μm的粒子。


2.根据权利要求1所述的烧结体...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫坂四志男，
申请(专利权)人：株式会社不二机贩，
类型：发明
国别省市：日本;JP