金属陶瓷和被覆金属陶瓷制造技术

本发明专利技术提供一种金属陶瓷，其通过第一硬质相、第二硬质相以及粘结相构成，所述第一硬质相由WC构成，所述第二硬质相由元素周期表中的第四族元素、第五族元素和第六族元素的含有钛的碳化物、氮化物、碳氮化物以及它们的相互固溶体中的至少一种构成，所述粘结相以铁族金属作为主要成分，其中，所述金属陶瓷总体中所含的碳量CT(重量％)、金属陶瓷总体中所含的钨量CW(重量％)、金属陶瓷总体中所含的氮量CN(重量％)满足0.25＜(CN/(CT-0.0653·CW))＜6；并且，所述金属陶瓷，通过平均厚度为5～100μm的表面区域以及内部区域来形成，所述表面区域由第一硬质相和粘结相构成，所述内部区域由存在于表面区域的内部的第一硬质相、第二硬质相与粘结相构成；并且，在所述金属陶瓷的内部区域的截面组织中，第一硬质相的面积率相对于第二硬质相的面积率的比是0.15～4。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于切削工具等中的金属陶瓷和被覆金属陶瓷。
技术介绍
金属陶瓷兼备适度的韧性和耐磨损性，在对被削材料进行切削加工时能够获得平滑而美观的最后加工面，因此，被用作在最后加工切削等时所用的切削工具。作为涉及金属陶瓷的现有技术，有通过提高金属陶瓷表面部的硬度来提升耐磨损性的金属陶瓷的制造方法(例如，参照专利文献1)。另外，还有通过在合金内部和表面附近进行组织控制来提升性能的金属陶瓷(例如，参照专利文献2)。专利文献1 日本特许第沈观200号专利文献2 日本特许第3152105号
技术实现思路
专利技术要解决的课题近年来，在切削加工方面要求进一步高效率的加工。通过减少切削工具的更换次数可实现高效率加工，因此，一直以来要求寿命比以往更长的切削工具。以往的金属陶瓷易磨损且易破损，因此存在寿命短的问题。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，本专利技术的目的在于提供与以往相比耐磨损性、耐破损性更加优良的金属陶瓷和被覆金属陶瓷。解决课题的方法本专利技术人等，为了提高耐磨损性优良的金属陶瓷的耐破损性进行了各种研究。本专利技术人等，基于如下发现完成了本专利技术使金属陶瓷以规定比率含有碳氮化物相和碳化钨相，并且在改变烧结炉内的压力的同时在氮气环境中进行烧结，由此，能够在耐磨损性优良的金属陶瓷的表面上形成韧性高的表面区域，并且，当在金属陶瓷表面上形成韧性高的表面区域时，会提高金属陶瓷的强度和耐破损性，并且，当在金属陶瓷中添加Cr或V时，会提高金属陶瓷的高温强度或耐破损性。S卩，本专利技术的金属陶瓷，是通过第一硬质相、第二硬质相以及粘结相来构成，所述第一硬质相由WC构成，所述第二硬质相由元素周期表中的第四族元素(Ti，Zr, Hf等)、第五族元素(V，Nb，Ta等)和第六族元素(Cr，Mo，W等)的含有钛的碳化物、氮化物、碳氮化物以及它们的相互固溶体中的至少一种构成，所述粘结相以铁族金属作为主要成分，其中， 所述金属陶瓷总体中所含的碳量Ct(重量％)、金属陶瓷总体中所含的钨量Cw(重量％)、金属陶瓷总体中所含的氮量Cn(重量％)满足0.25 < (CN/(CT-0. 0653 -Cff)) <6;并且，所述金属陶瓷，通过平均厚度为5 100 μ m的表面区域以及内部区域来形成，所述表面区域由第一硬质相和粘结相构成，所述内部区域由存在于表面区域的内部的第一硬质相、第二硬质相与粘结相构成；并且，在所述金属陶瓷的内部区域的截面组织中，第一硬质相的面积率 (面积比)相对于第二硬质相的面积率的比是0. 15 4。专利技术的效果本专利技术的金属陶瓷，设置有耐磨损性和韧性优良的内部区域，并设置有比内部区域的韧性更高的表面区域，因此其耐磨损性和耐破损性优良。在本专利技术的金属陶瓷上被覆有硬质膜而形成的被覆金属陶瓷的耐磨损性更加优良。具体实施例方式在本专利技术的金属陶瓷中，由第一硬质相和粘结相构成的表面区域，以平均厚度为 5 100 μ m的方式形成在从金属陶瓷表面出发的深度方向上。若表面区域的平均厚度低于 5 μ m则不能发挥提高韧性的效果，若表面区域变厚而平均厚度超过100 μ m则耐磨损性降低，因此，设定表面区域的平均厚度为5 100 μ m。其中，表面区域的平均厚度优选为10 50 μ m,更优选为20 35 μ m。表面区域由第一硬质相和粘结相构成，韧性高。本专利技术的第一硬质相由WC构成。WC的热导率高，具有使金属陶瓷难以产生热裂纹的作用。并且，即使在室温下WC也容易发生塑性变形，因此，含有WC的合金的韧性提高。 本专利技术的第二硬质相，是通过选自于元素周期表中的第四族元素、第五族元素和第六族元素的含有钛元素的碳化物、氮化物、碳氮化物以及它们的相互固溶体中的至少一种来构成。 作为第二硬质相，可以举出=Ti的碳氮化物，以及Ti与选自于由W、Ta、Nb、Mo、V、Cr、^ 和 Hf所构成的组中的至少一种进行组合而成的碳氮化物，例如，可以举出Ti (C，N)、(Ti，W) (C, N)、(Ti, W, Ta) (C, N)、(Ti, W, Nb) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb) (C, N)、(Ti, W, Nb, Mo, V) (C, N)、 (Ti, W, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, Zr) (C, N)、(Ti, W, Cr) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, Hf) (C, N)、(Ti, W, Ta, Cr) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb,Cr) (C,N)等。第二硬质相，具有使金属陶瓷的耐磨损性提高的作用。作为第二硬质相的组织结构，例如，可以举出下列单相或核壳相等所述单相由Ti (C，N)、(Ti，W) (C，N)、(Ti， W, Ta) (C, N)、(Ti, W, Nb) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb) (C, N)、(Ti, W, Nb, Mo, V) (C, N)、(Ti, W, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, Zr) (C, N)、 (Ti, W, Cr) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, Hf) (C, N)、(Ti, W, Ta, Cr) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb, Cr) (C, N) 等碳氮化物构成；所述核壳相是由与下列核部(芯部)的组成不同的壳部(周边部)来包围下列核部而成的组织结构形成，其中，所述核部由Ti (C，N)、(Ti，W) (C, N), (Ti, W, Ta) (C， N)、(Ti, W, Nb) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb) (C, N)、(Ti, W, Nb, Mo, V) (C, N)、(Ti, W, Cr, V) (C, N)、 (Ti, W, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, Zr) (C, N)、(Ti, W, Cr) (C，N)、(Ti，W, Nb，Cr, Hf) (C，N)、(Ti, W, Ta，Cr) (C，N)、(Ti, W, Ta，Nb，Cr) (C，N)等碳氮化物构成，所述壳部由(Ti, W) (C，N)、(Ti, W, Ta) (C，N)、(Ti, W, Nb) (C，N)、(Ti, W, Ta, Nb) (C， N)、(Ti, W, Nb, Mo, V) (C, N)、(Ti, W, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Ta, Nb, Cr, V) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, Zr) (C, N)、(Ti, W, Cr) (C, N)、(Ti, W, Nb, Cr, Hf) (C, N)、(Ti, W, Ta，Cr) (C，N)、(Ti，W, Ta，Nb，Cr) (C，N)等碳氮化物构成。由于难以直接测定本专利技术的金属陶瓷的第二硬质相中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹泽大辅，田村圭太郎，原宏树，北村幸三，谷口泰朗，林宏尔，
申请(专利权)人：株式会社图格莱，
类型：发明
国别省市：