[发明专利]烧结的粘结碳化物本体、粘结碳化物本体的用途和生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及烧结的粘结碳化物本体，该烧结的粘结碳化物本体包括碳化钨作为硬质材料相以及一种包含钴、铬、和铜的金属粘结剂。

背景技术

在用于切削目的粘结碳化物的情况下，粘结碳化物等级的品质大部分是由其高温特性决定的。这些粘结碳化物的硬度通常随着温度的增大显著下降，并且同时由该粘结碳化物生产的切削镶片或其他本体的变形行为同样地剧烈变化。

这些烧结的粘结碳化物的机械特性同样受通过粉末冶金法生产它们的方式所影响。在相应的生坯烧结过程中不可避免的晶粒生长对该烧结的粘结碳化物的横向断裂强度和/或硬度具有负面影响。因此，特定的碳化物被混合至起始粉末混合物中作为晶粒生长抑制剂。最常使用的晶粒生长抑制剂是碳化钽、碳化铬和碳化钒，其中由于金属钽和铌的自然缔合并且考虑成本原因，碳化钽通常被用作(Ta,Nb)C混合碳化物。

在这些粘结碳化物粉末烧结的过程中，来自碳化钨和这些晶粒生长抑制剂的金属二者中的钨均扩散至该粘结剂相中并且溶解在其中而形成一种固溶体。由于这些金属在该粘结剂金属中的溶解度在较高温度下大于在室温下，在室温下不再可溶解的过剩量可能再次从该粘结剂相中沉淀出来。

在某些应用中，例如在金属和金属合金的铣削中，切削操作被不断地中断，其中切削刀具通过该切削操作过程中的加热以及该中断阶段中的冷却而被暴露在热膨胀与收缩之间的连续交替中。这种波动的温度加载产生了热裂纹，这可能是该切削刀具的不均匀磨损的一个原因。

基于具有钴-铬粘结剂相的碳化钨（例如WC-11.5%Co-0.5%Cr）的烧结的粘结碳化物本体已经表现出良好的高温性能和良好的热冲击耐受性。这些粘结碳化物因此优选地被用作用于铣削钢或铸铁的切削刀具。

DD267063A1描述了烧结的粘结碳化物本体，这些烧结的粘结碳化物本体被用作切削木材和塑料的切削镶片。这些切削镶片中钴的比例按重量计是约4%至6%。另外，存在按重量计0.5%至1%的铬和按重量计0.5%至1.5%的铜，在各自情况下均是基于该烧结的粘结碳化物本体的总组成。与对比性的无铜合金相比并且在给定相同的硬度时，铜的添加应该会产生更高的横向断裂强度和改进的热导率。

然而，已知的含铜的粘结碳化物的极低的磁饱和表明了该粘结剂合金中存在着相当比例的亚化学计量的脆性相。由于缺乏韧性，因此DD267063A1中描述的切削镶片不适合用于机加工金属和金属合金。

发明内容

本发明是基于提供烧结的粘结碳化物等级的目的，这些烧结的粘结碳化物等级在切削试验中具有改善的磨损行为并且可以被用于所有种类的金属切削操作，特别是用于铣削金属和金属合金以及用于生产切削镶片和其他切削刀具。

根据本发明，这个目的是通过具有权利要求1的特征的一种烧结的粘结碳化物本体实现的。

根据本发明的烧结的粘结碳化物本体包括碳化钨作为硬质材料以及一种包含钴（Co）、铬（Cr）和铜（Cu）的金属粘结剂。钴在该烧结的粘结碳化物中是以按重量计7.0%至14.0%、优选按重量计9.0%至12.0%的比例存在。铜的比例是按重量计从0.05%至3.8%、优选的是按重量计0.2%至3.6%，并且铬的比例是按重量计从0.2%至1.9%、优选的是按重量计0.4%至1.9%、特别是按重量计0.8%至1.9%，在各自情况下均是基于该烧结的粘结碳化物本体的总重量。

本发明已经成功提供了具有良好的耐热冲击性的烧结的粘结碳化物，并且这些烧结的粘结碳化物特别适用于具有中断的切削操作的应用中，例如钢、铸铁以及其他金属合金特别是钛和钛合金的铣削。已经出乎意料地发现，在多种多样的应用中，铜的添加在切削试验中带来了这些工具的使用寿命的显著改善。假设的是在切削操作过程中铜的添加抵消了热裂纹的出现，即使根据本发明的粘结碳化物本体具有低于不含铜添加的对比组成的热导率。根据本发明的粘结碳化物本体的硬度不受铜添加的不利影响并且可以通过例如使用一种细粒碳化钨来设定，其方式是获得已知的含铬粘结碳化物的硬度。

在从属权利要求中指明了本发明的多个优选实施例，并且这些优选实施例可以任选地并且彼此独立地进行组合。