[发明专利]金属陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合用作切削工具的构成材料的金属陶瓷，以及以这种金属陶瓷作为基材而构成的被覆金属陶瓷工具。具体而言，本发明涉及这样一种金属陶瓷，该金属陶瓷使切削工具具有优异的抗破裂性，并且使切削工具能够切削被加工件，从而在被加工件上形成高质量的加工面。

背景技术

目前为止，这样的金属陶瓷已用作切削工具的基材，该金属陶瓷包含由碳化钛(TiC)和碳氮化钛(Ti(C，N))构成的主要硬质相、并且包含用以将所述硬质相相互结合在一起的铁族元素(如钴(Co)和镍(Ni))。专利文献1披露了一种金属陶瓷，该金属陶瓷包含由具有单相结构的晶粒和具有核-边结构的晶粒形成的硬质相，其中在该核-边结构中，核被边所覆盖。专利文献2和专利文献3披露了一种金属陶瓷，该金属陶瓷包含由核-边结构构成的晶粒形成的硬质相，其中该核-边结构具有核以及围绕在核周围的边。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本JP2-190438A

专利文献2：日本JP2004-292842A

专利文献3：日本JP2006-131975A

发明内容

本发明要解决的问题

与由硬质合金(其具有由碳化钨(WC)形成的主要硬质相)构成的工具相比，由用作基材的金属陶瓷构成的金属陶瓷工具通常具有优异的耐磨性，并且可使被加工件具有美丽的加工面，但是这种金属陶瓷工具的韧性较低，并且抗破裂性较差。因此，易于发生突然的破裂，从而不能获得稳定的工具寿命。近年来，在切削加工中，需要进一步提高被加工件的加工面质量并且提高抗破裂性(这一点为金属陶瓷工具的缺陷)，以获得稳定的工具寿命。

已知的金属陶瓷包含由不具有边的单相结构晶粒形成的硬质相，这些金属陶瓷与粘合剂相的润湿性差，因此，抗破裂性较差。

已知的一些金属陶瓷包含由具有核-边结构的晶粒形成的硬质相，其中龟裂易于沿着核边间的边界而增长，从而降低了抗破裂性。尤其是当核较小时，则难以抑制龟裂的增长，从而难以提高抗破裂性。

因此，本发明的一个目的在于提供这样一种金属陶瓷，该金属陶瓷具有优异的抗破裂性，并且适于用作切削工具的材料，该切削工具能够切削被加工件，从而在被加工件上形成高质量的加工面。本发明的另一目的在于提供含有由这种金属陶瓷构成的基材的被覆金属陶瓷工具。

解决问题的手段

本发明人发现，当金属陶瓷中所存在的硬质相处于特定范围内，并且存在具有不同组成和形态的四种晶粒作为构成该硬质相的晶粒时，该金属陶瓷便具有高耐磨性，并且抗破裂性和耐焊接性得以大幅提高。此外，耐焊接性得以提高，由此还会使得被加工件的表面质量得到改善。基于上述发现，本发明限定了硬质相含量、以及构成该硬质相的四种晶粒。

本发明的金属陶瓷包含由选自周期表第4族、第5族和第6族金属的碳化物、氮化物、碳氮化物和固溶体中的一种或多种化合物构成的硬质相，并且粘合剂相主要由铁族元素构成，所述硬质相借助于所述粘合剂相而相互粘结在一起。该金属陶瓷含有70质量％至97质量％的硬质相，其余部分基本上由粘合剂相构成。另外，所述金属陶瓷的硬质相包含下述第一硬质相、第二硬质相、第三硬质相和第四硬质相。

所述第一硬质相为这样的硬质相：该硬质相具有仅由碳氮化钛(Ti(C，N))构成的单相；或者所述第一硬质相为这样的硬质相：其中，Ti(C，N)的一部分被复合碳氮化物固溶体覆盖，其中该复合碳氮化物固溶体含有钛(Ti)、以及选自周期表第4族、第5族和第6族中除了钛以外的其他金属中的一种或多种金属。

所述第二硬质相为具有核-边结构的硬质相，该核-边结构包含核部以及完全覆盖住该核部的周边部。所述核部由Ti(C，N)构成。所述周边部由复合碳氮化物固溶体构成，其中该复合碳氮化物固溶体含有钛、以及选自周期表第4族、第5族以及第6族中除了钛以外的其他金属中的一种或多种金属。

所述第三硬质相为具有核-边结构的硬质相，该核-边结构包含核部以及完全覆盖住该核部的周边部。所述核部和所述周边部含有相同的元素、并且均由至少含有Ti和W的复合碳氮化物固溶体构成。所述核部中的钨浓度高于所述周边部中的钨浓度。

所述第四硬质相为具有单相结构的硬质相，该单相结构由复合碳氮化物固溶体构成，其中该复合碳氮化物固溶体含有Ti、以及选自周期表第4族、第5族以及第6族中除了钛以外的其他金属中的一种或多种金属。