制造硬質(zhì)合金的新方法及其獲得的產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及制造硬質(zhì)合金的方法和其獲得的產(chǎn)品及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 硬質(zhì)合金被用于制造例如切削工具、耐磨零件、鉆研機(jī)鉆頭等的燒結(jié)體。硬質(zhì)合金 產(chǎn)業(yè)也對(duì)生產(chǎn)硬質(zhì)且用于高速條件下耐磨的材料有興趣。運(yùn)可W通過用例如TiN、Ti(C，N)、 (Ti，Al)N和/或AI2O3的層涂布硬質(zhì)合金來實(shí)現(xiàn)。WC-Co合金是最常用的鉆巖材料。關(guān)于 硬質(zhì)金屬W及改進(jìn)硬質(zhì)WC相的方法的知識(shí)對(duì)于開發(fā)新的和改進(jìn)的鉆巖機(jī)是重要的。
[0003]US2005/0025657公開了制造細(xì)粒碳化鶴-鉆硬質(zhì)合金的方法，該方法包括混合， 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐研磨，之后燒結(jié)。通過在脫蠟后但在孔閉合前，將壓力超過0. 5atm的氮?dú)庖?入燒結(jié)氣氛中，可W獲得包括減小的晶粒尺寸和較少的異常晶粒的晶粒細(xì)化。
[0004]W0 2012/145773設(shè)及由滲雜有至少一種第4族和/或第5族和/或第7族過渡金 屬（不包括Tc)的六方碳化鶴形成的一碳化鶴粉末。該文獻(xiàn)也公開了通過（W，Me)2C到（W， Me)C來生產(chǎn)新型滲雜的六方碳化鶴的兩階段方法。
[0005]Reichel，B等（耐火金屬和硬質(zhì)材料國(guó)際期刊（InternationalJournalof RefractoiyMetalsandHardMaterials) 28 (2010) 638-64?5)公開了一種用單獨(dú)的碳化物 生產(chǎn)滲雜硬質(zhì)金屬的方法。根據(jù)該方法，MexCoyCz型（其中Me=金屬例如W、V、化、化、 Ti等）的兩元或Ξ元合金的低碳化物（subcarbide)被用作起始材料，W生產(chǎn)含有嵌入 Co粘結(jié)相的WC或WC/立方碳化物相的硬質(zhì)金屬。然而，因?yàn)樾枰獙㈩~外的碳添加至起始 MexCoyCz低碳化物中W生產(chǎn)最終所需的微觀結(jié)構(gòu)，該方法在調(diào)整碳含量W生產(chǎn)無(wú)缺陷結(jié)構(gòu) (例如η相或游離石墨）方面具有問題。而且，從未證實(shí)，通過利用所述的方法可W生產(chǎn)含 有滲雜有任何立方碳化物的六方WC的燒結(jié)硬質(zhì)金屬。
[0006]當(dāng)利用六方滲雜WC時(shí)，從加工的觀點(diǎn)來看，主要的挑戰(zhàn)是在燒結(jié)過程期間，避免 滲雜過渡金屬例如W碳化粗或碳氮化粗的形式從六方滲雜WC相中析出，并且上述方法都 沒有解決該問題。另外，對(duì)于燒結(jié)立方碳化物的特定應(yīng)用，也有避免立方碳化物或其它另外 的碳化物或碳氮化物析出的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫\(yùn)些析出物會(huì)降低所得燒結(jié)產(chǎn)品的初性。
[0007] 因此，本公開內(nèi)容中公開的方法和由此獲得的產(chǎn)品將規(guī)避上面上述問題和/或?yàn)?上述問題提供解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本公開內(nèi)容提供制造硬質(zhì)合金的方法，所述方法包括W下步驟：
[0009] a)形成包含研磨液體、粘結(jié)金屬和硬質(zhì)成分的漿料，其中所述硬質(zhì)成分包含六方 滲雜WC化exdopedWC);
[0010]b)對(duì)所述漿料進(jìn)行研磨和干燥；
[0011] C)對(duì)從b)獲得的粉末混合物進(jìn)行壓制和燒結(jié)；其中在燒結(jié)前和/或燒結(jié)期間，對(duì) 六方滲雜WC進(jìn)行氮處理。出人意料地發(fā)現(xiàn)，通過在燒結(jié)前和/或燒結(jié)期間，對(duì)六方滲雜WC 進(jìn)行氮處理，將解決或規(guī)避上述問題。在不受任何理論束縛的情況下，認(rèn)為氮對(duì)滲雜元素在 六方WC中的溶解性有影響。因此通過應(yīng)用如上文或下文限定的方法，控制了滲雜物從六方 滲雜WC中的析出，因此可W制造含有六方滲雜WC晶粒的硬質(zhì)合金。在不受任何理論束縛 的情況下，認(rèn)為受限的晶粒生長(zhǎng)的一個(gè)原因可能是氮在富有液態(tài)粘結(jié)金屬和固態(tài)粘結(jié)金屬 的相中的溶解度非常低。
[0012] 因此，如上文或下文限定的本方法通過將本方法和WC的滲雜水平相結(jié)合，提供了 定制硬質(zhì)合金的可能性和機(jī)會(huì)。此外，因?yàn)樾纬裳鞠嗟囊欢ê康倪^渡金屬元素將在六方 滲雜WC中保持為固溶體，所W如上文或下文限定的本方法提供的燒結(jié)產(chǎn)品中γ相的體積 分?jǐn)?shù)減小。
[0013] 本公開內(nèi)容也設(shè)及如上文或下文限定的制造硬質(zhì)合金的方法在制造切削工具中 的用途。
[0014] 此外，本公開內(nèi)容提供根據(jù)如上文或下文限定的方法可獲得的硬質(zhì)合金。而且，本 公開內(nèi)容也提供根據(jù)如上文或下文限定的方法可獲得的切削工具。因?yàn)樵摿綕B雜WC的 硬度降低，所W與常規(guī)硬質(zhì)合金相比，該硬質(zhì)合金和由此切削工具涵蓋了提高的硬度對(duì)初 性比，并且所得的硬質(zhì)合金和由此切削工具由于該提高的硬度對(duì)初性比而包含更少的粘結(jié) 金屬例如化、Mo、Fe、Co和/或Ni，并且仍然涵蓋所需的性能。
【附圖說明】
[0015] 圖1公開了如上文或下文限定的方法的示意圖。
[0016] 圖2公開了一個(gè)用于測(cè)量納米壓痕的圖片實(shí)例。
[0017] 圖3公開了樣品2燈aC+WC)的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。黑色相為 WC，黃色相為TaC且淺色相為粘結(jié)相。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[001引圖4公開了樣品3 ((W，化)C+Co)的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。淺色 相表示粘結(jié)相且較深色的是WC。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[001引圖5公開了樣品5(W，Cr)C+(W，化)C的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。淺 色相表示粘結(jié)相且較深色的是WC。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[0020] 圖6公開了樣品6 (WC+化C+化3〔2)的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。淺色 相表示粘結(jié)相且較深色的是WC。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[00川定義
[002引除非另有說明，否則在本文中使用時(shí)，交互使用的術(shù)語(yǔ)"滲雜WC"和"六方滲雜WC化exdopedWC)"和"六方滲雜WC化exagonaldopedWC)"旨在是指在碳化鶴的六方晶體 結(jié)構(gòu)內(nèi)的鶴原子被選自除Tc外的第4族元素和/或第5族元素和/或第7族元素（過渡 金屬）的一種或多種過渡金屬的原子部分代替。過渡金屬的實(shí)例是但不限于化、化和佩。 六方滲雜WC也可被寫成六方（Me,W)似或六方（Me,W) (C，腳，其中Me為上面公開的過渡 金屬中的任一種。
[0023] 術(shù)語(yǔ)"六方WC化ex-WC)"和"六方WC化exagonal WC)"在本文中可W交互使用，旨 在是指具有六方結(jié)構(gòu)的碳化鶴。
[0024] 除非另有說明，否則在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"硬質(zhì)成分"旨在包括WC，滲雜WC，對(duì)應(yīng) 于元素周期表的第4、第5和第6族元素的元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、棚化物、碳氧化 物、碳氧氮化物及其混合物。對(duì)應(yīng)于周期表的第4、第5和第6族元素的元素的碳化物、氮 化物、碳氮化物、棚化物、碳氧化物、碳氧氮化物及其混合物的實(shí)例是但不限于化C、化3C2和 NbC。當(dāng)該硬質(zhì)成分是干燥的時(shí)，呈粉末形式。
[00巧]根據(jù)本公開內(nèi)容，術(shù)語(yǔ)"切削工具"被用于任何用于通過剪切形變從工件除去材料 的工具，切削工具的實(shí)例是但不限于刀片、端銳刀、采礦工具、鉆頭和鉆機(jī)。
[0026] 此外，除非另有說明，否則術(shù)語(yǔ)"燒結(jié)體"旨在包括切削工具。
[0027] 就術(shù)語(yǔ)"丫相"而言，其在本文中是指在燒結(jié)期間形成的立方相。丫相通常被描 述為（W，Mei，Μθ2. . .) (C，N，0,B)，其中Μθχ是Hf、Ta、佩、Cr、Mo、W、Μη、Re、Ru、Fe、Co、Ni和 A1且該相具有立方結(jié)構(gòu)。為了形成丫相，需要存在一定量的立方碳化物W形成丫相。最 常見的用于生成γ相的立方碳化物是TiC、TaC和NbC，然而，也可W使用其它元素的立方 碳化物。當(dāng)制造直（strai曲t)等級(jí)即沒有梯度的硬質(zhì)合金時(shí)，通常排除梯度形成元素例如 Ti'Zr和V。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明設(shè)及制造硬質(zhì)合金的方法，所述方法包括W下步驟：
[0029] a)形成包含研磨液體、粘結(jié)金屬和硬質(zhì)成分的漿料，其中所述硬質(zhì)成分包含六方 滲雜WC;
[0030] b)對(duì)從步驟a)獲得的漿料進(jìn)行研磨和干燥；
[0031] C)對(duì)從b)獲得的粉末混合物進(jìn)行壓制和燒結(jié)；
[0032] 其中在燒結(jié)前和/或燒結(jié)期間，對(duì)六方滲雜WC進(jìn)行氮處理。燒結(jié)可W在500~ 1500°C的溫度范圍和1毫己~200己范圍內(nèi)的氮壓力下進(jìn)行。因此，本公開內(nèi)容設(shè)及生產(chǎn) 包含六方滲雜WC的硬質(zhì)合金的方法。該WC已經(jīng)被選自第4、第5和/或第7族元素（不包 括Tc)的滲雜元素滲雜。運(yùn)種元素的實(shí)例為化、佩、化及其混合物。因?yàn)槿缟衔幕蛳挛南?定的該方法被用于制造直等級(jí)的硬質(zhì)合金，即該硬質(zhì)合金不含任何梯度，因此優(yōu)選避免已 知為梯度形成物的元素。
[003引為了形成滲雜WC的六方結(jié)構(gòu)，需要限制滲雜元素的量。如果滲雜元素的量超過在 六方WC中的最大固溶度，那么WC將會(huì)形成其中Me為滲雜元素的