表层缺立方相含锇硬质合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种表层缺立方相含锇硬质合金及其制备方法和应用，该表层缺立方相含锇硬质合金由包括粘结相粉、Os粉、含钛立方相化合物和硬质相粉的原料混合制备而成，粘结相粉的质量分数为7％～13％，Os粉的质量为粘结相粉质量的15％～35％，含钛立方相化合物的含量为1.0％～8.0％，其余为WC粉，含锇硬质合金的表层为缺立方相结构，Os固溶于粘结相中，含钛立方相化合物包括TiCN。制备方法包括配料、原料混合球磨、混合料干燥制粒、成型和烧结。本发明专利技术的表层缺立方相含锇硬质合金具有良好的抗冲击性、抗塑性变形和抗月牙洼磨损性能，在高速、大进给切削参数下能满足钢材金属材料的铣削加工。削加工。削加工。

【技术实现步骤摘要】
表层缺立方相含锇硬质合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，涉及一种硬质合金刀具材料及其制备方法和应用，具体涉及一种表层缺立方相含锇硬质合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]表层缺立方相硬质合金是通过特殊工艺使硬质合金表层形成一层无立方相的富粘结相层，该富粘结相层结构能够改善CVD涂层引起的微裂纹，还可提高刀具切削时的抗冲击性，芯部含立方相结构保证了刀具切削时的耐磨性和抗高温塑性变形能力。然而，随着被加工材料不断更新换代，切削加工技术也不断发展进步，常规表层缺立方相硬质合金已经不能很好的满足钢材铣削切削加工要求，特别是在高速、大进给条件下，对刀具基体的韧性提出了更高的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种兼具很高的硬度、强度及断裂韧性的表层缺立方相含锇硬质合金及其制备方法和应用，可以满足钢材金属材料的高效切削加工。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0005]一种表层缺立方相含锇硬质合金，由包括粘结相粉、Os粉、含钛立方相化合物和硬质相粉的原料混合制备而成，所述粘结相粉的质量分数为7％～13％，所述Os粉的质量为所述粘结相粉质量的15％～35％，所述含钛立方相化合物的质量分数为1.0％～8.0％，其余为WC粉；所述表层缺立方相含锇硬质合金的表层为缺立方相结构，Os固溶于粘结相中，所述含钛立方相化合物包括TiCN。
[0006]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，表层缺立方相结构的厚度为5μm～60μm。
[0007]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，所述含钛立方相化合物还包括Ta、Nb元素中一种或两种的碳化物或氮化物。
[0008]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，所述TiCN的质量占原料总质量的0.5％～4％。
[0009]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，所述表层缺立方相含锇硬质合金中的N元素与Ti元素的原子比为0.1～0.5∶1。
[0010]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，所述粘结相粉为Co粉、Ni粉和Fe粉中的一种或多种。
[0011]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，所述Os粉的纯度不低于99.90％。
[0012]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，所述WC粉的Fsss粒度为2.5μm～5.0μm。
[0013]上述的表层缺立方相含锇硬质合金，优选的，所述表层缺立方相含锇硬质合金的
原料还包括抑制剂，所述抑制剂包括Cr3C2粉和/或VC粉。
[0014]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的表层缺立方相含锇硬质合金的制备方法，包括以下步骤：配料、原料混合球磨、混合料干燥制粒、成型和烧结，得到表层缺立方相含锇硬质合金。
[0015]上述的表层缺立方相含锇硬质合金的制备方法，优选的，所述烧结包括以下六个阶段：第一阶段，将成型所得压坯置于氢气气氛条件下，升温至成型剂脱除温度，脱除成型剂；第二阶段，继续升温烧结，待烧结温度升至1320℃～1370℃时，通入20mbar～80mbar的惰性保护气体，保温时间为0.5h～1.5h；第三阶段，继续升温至1400℃～1480℃时，通入20mbar～120mbar的惰性保护气体，保温0.5h～1.5h；第四阶段，通入5mbar～100mbar的CO气体，在维持第三阶段烧结温度下保温5min～20min；第五阶段，通入5bar～100bar的Ar气体，在维持第四阶段烧结温度下保温5min～20min；第六阶段，在Ar或H2气氛下冷却至室温，最终得到表层缺立方相含锇硬质合金。
[0016]上述的表层缺立方相含锇硬质合金的制备方法，优选的，所述成型采用的成型剂为PEG4000和PEG1500的混合物或者PEG4000，所述成型剂的总质量为所述混合料质量的2％～3％，当所述成型剂为PEG4000和PEG1500的混合物时，所述PEG1500的添加量为所述混合料质量的0.5％。
[0017]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的表层缺立方相含锇硬质合金或者上述的制备方法制得的表层缺立方相含锇硬质合金在制备硬质合金刀具中的应用。
[0018]上述的应用中，所述硬质合金刀具能够满足高速、大进给切削参数下钢材金属材料的铣削加工。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0020](1)本专利技术的表层缺立方相含锇硬质合金中，表层缺立方相结构能够改善CVD涂层引起的微裂纹，表层缺立方相结构的钴含量约为硬质合金中标称含量的1.5倍，添加锇会固溶在钴相中，能够大幅度提高硬质合金的强度和断裂韧性，本专利技术表层缺立方相含锇硬质合金进一步提升了表层缺立方相结构抗CVD涂层微裂纹的性能。该表层缺立方相含锇硬质合金具有良好的抗冲击性、抗塑性变形和抗月牙洼磨损性能。
[0021](2)本专利技术硬质合金采用高钴含量以及粗颗粒WC，并通过控制Os元素和粘结相粉的添加比例，添加较高比例的Os元素，使硬质合金的抗弯强度和断裂韧性得到显著提升，经过切削试验验证，该硬质合金能够满足高速、大进给等恶劣工况下的钢材金属材料的铣削加工。
[0022](3)本专利技术提高了硬质合金与CVD涂层的结合力，一方面，在烧结中的高温阶段，通入CO气体，有效降低了硬质合金表面(亦即表层的表面)的钴含量，低钴的硬质合金表面能够更好附着CVD涂层材料；另一方面，添加Os元素会固溶在钴相中，提高了粘结相Co的抗腐蚀性，能够有效改善生产中清洗引起的硬质合金表面钴的腐蚀问题，进而提高了硬质合金涂层刀具的质量。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1中表层缺立方相含锇硬质合金的表层截面电镜照片。
具体实施方式
[0024]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0025]实施例1
[0026]一种本专利技术的表层缺立方相含锇硬质合金，由粘结相粉、Os粉、含钛立方相化合物和硬质相粉为原料混合制备而成，粘结相粉为Co粉16kg，Os粉为4kg，含钛立方相化合物由TaC粉4.4kg、NbC粉1.0kg和TiNC粉4.0kg组成，WC粉为170.6kg，即按质量分数计，粘结相粉的质量分数为8％，Os粉的质量为粘结相粉质量的25％，TaC粉的质量分数为2.2％，NbC粉的质量分数为0.5％，TiNC粉的质量分数为2％，其余为WC粉。表层缺立方相含锇硬质合金的表层为缺立方相结构，Os固溶于粘结相中。
[0027]本实施例中，表层缺立方相结构的厚度为34.5μm。
[0028]本实施例中，表层缺立方相含锇硬质合金的N/Ti原子比为0.15。
[0029]本实施例中，Os粉的纯度不低于99.90％。
[0030]本实施例中，WC粉的Fsss粒度为3.5μm。
[0031]一种本实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，由包括粘结相粉、Os粉、含钛立方相化合物和硬质相粉的原料混合制备而成，所述粘结相粉的质量分数为7％～13％，所述Os粉的质量为所述粘结相粉质量的15％～35％，所述含钛立方相化合物的质量分数为1.0％～8.0％，其余为WC粉；所述表层缺立方相含锇硬质合金的表层为缺立方相结构，Os固溶于粘结相中，所述含钛立方相化合物包括TiCN。2.根据权利要求1所述的表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，表层缺立方相结构的厚度为5μm～60μm。3.根据权利要求1所述的表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，所述含钛立方相化合物还包括Ta、Nb元素中一种或两种的碳化物或氮化物；和/或，所述TiCN的质量占原料总质量的0.5％～4％。4.根据权利要求3所述的表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，所述表层缺立方相含锇硬质合金中的N元素与Ti元素的原子比为0.1～0.5∶1。5.根据权利要求1～4中任一项所述的表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，所述粘结相粉为Co粉、Ni粉和Fe粉中的一种或多种。6.根据权利要求1～4中任一项所述的表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，所述Os粉的纯度不低于99.90％。7.根据权利要求1～4中任一项所述的表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，所述WC粉的Fsss粒度为2.5μm～5.0μm。8.根据权利要求1～4中任一项所述的表层缺立方相含锇硬质合金，其特征在于，所述表层缺立方相含锇硬质合金的原料还包括抑制剂，所述抑制剂包括Cr3C2粉和/或VC粉。9.一种如权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，罗学全，陈康华，温光华，陈响明，王社权，
申请(专利权)人：株洲钻石切削刀具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：