專利名稱：：具有細(xì)化結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金的制作方法具有細(xì)化結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金。通過(guò)加入極少量的Ti、V、Zr、Ta或Nb，或上述這些的組合，已經(jīng)得到了一種具有較少異常WC晶粒的晶粒細(xì)化的硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金切削工具被用于對(duì)韌度和耐磨性均有較高要求的對(duì)鋼、淬火鋼、不銹鋼、鑄鐵和耐熱合金的加工中。為了達(dá)到所期望的性質(zhì)，除WC和Co之外，通常需要加入像TiC、NbC、TaC、ZrC和HfC的立方碳化物。這些立方碳化物將在微觀結(jié)構(gòu)中形成第三相，立方面心碳化物(Bl)，通常被稱作y相。無(wú)論是細(xì)小晶粒還是正常晶粒的硬質(zhì)合金，在燒結(jié)期間都必須控制晶粒生長(zhǎng)。眾所周知，當(dāng)在沒(méi)有抑制劑的情況下燒結(jié)WC-Co等級(jí)時(shí)，WC晶粒的生長(zhǎng)非常快，并會(huì)發(fā)生異常晶粒生長(zhǎng)，以至在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)非常大的WC晶粒。因?yàn)檫@些異常晶粒作為嚴(yán)重缺陷并會(huì)導(dǎo)致破壞，所以可能對(duì)于切削操作是有害的。一種公知控制晶粒生長(zhǎng)的方法是添加前述立方碳化物，通常碳化物為T(mén)iC、NbC、TaC、ZrC、HfC。然而，這些添加物通常為這樣的量，艮卩使得立方碳化物相存在于微觀結(jié)構(gòu)中。但是，缺點(diǎn)是與標(biāo)準(zhǔn)的WC-Co等級(jí)相比，韌性降低。另一種控制晶粒生長(zhǎng)的方法是EP-A-1500713中描述的在氮?dú)庵袩Y(jié)，該文獻(xiàn)公開(kāi)了一種細(xì)小晶粒的碳化鎢-鈷硬質(zhì)合金的制造方法，該方法包括以下步驟混合，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作研磨，隨后燒結(jié)。在脫臘之后，但在孔關(guān)閉之前，通過(guò)將大于0.5個(gè)大氣壓的氮?dú)庖霟Y(jié)氣氛中，能夠得到包括降低的晶粒尺寸和較少量的異常晶粒的晶粒細(xì)化結(jié)構(gòu)。WO2006/043421公開(kāi)了一種硬質(zhì)合金，其包括平均粒徑〈0.3pm4的WC，作為硬質(zhì)相，以及5.515wtQ/。的至少一種鐵族金屬元素，作為粘結(jié)相，除了上述硬質(zhì)相和粘結(jié)相之外，還包含0.0050.06wt。/。的Ti，Cr，相對(duì)于粘結(jié)相重量比率為0.04-0.2。特別地，上述硬質(zhì)合金不含Ta。上述硬質(zhì)合金由WC組成，所述WC在合金中形成均勻細(xì)小的顆粒，并有效地抑制了粗大WC的生長(zhǎng)，這使得提供給硬質(zhì)合金優(yōu)良的強(qiáng)度和韌度。本發(fā)明的目的是避免和減少現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種硬質(zhì)合金切削工具，其具有改善的粘結(jié)相分布和減少的異常WC晶粒數(shù)量，給出的硬質(zhì)合金工具具有改善的機(jī)械和切削性能?，F(xiàn)在令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將ppm水平的Ti、V、Nb、Zr或Ta，或它們的組合引入硬質(zhì)合金中，能夠得到明顯的晶粒細(xì)化效果以及改善的粘結(jié)相分布。圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)硬質(zhì)合金微觀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微照片。圖2是根據(jù)本發(fā)明硬質(zhì)合金微觀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微照片。該硬質(zhì)合金體包含晶粒尺寸為1.0~2.5nm的碳化鎢，315wt。/。的鈷，以及另外還有ppm水平的下述另外的元素Ti、V、Nb、Zr、Ta或它們的混合物，使得比例Me/Co=(at%Ti+at%V+at%Nb+at%Zr+at%Ta)/at%Co(at%=原子％)低于或等于0.014-(CW)*0.008并高于0.0005，優(yōu)選高于0.0007，CW為0.80~0.95，優(yōu)選為0.83~0.92，其中CW=磁性。/。Co/wt。/。Co其中磁性％0)是硬質(zhì)合金中磁性鈷的重量百分比，wt%Co是硬質(zhì)合金中鈷的重量百分比。CW是Co粘結(jié)相中鎢的含量的函數(shù)。CW為約1表示在粘結(jié)相中的鎢含量非常低，CW為0.75~0.8表示在粘結(jié)相中的鎢含量較高。燒結(jié)體中還可以包含少量<0.5%的另外的相(如eta相)的析出，或立方MX碳化物或碳氮化物，其中M=(V+Zr+Ti+Ta+Nb+W)，X=C或N。第一優(yōu)選實(shí)施方式中，另外的元素是Ti。第二優(yōu)選實(shí)施方式中，另外的元素是Ti和Ta的混合物。第三優(yōu)選實(shí)施方式中，另外的元素是Ti、Ta和Nb的混合物。第四優(yōu)選實(shí)施方式中，另外的元素是Ti和Zr的混合物。第五優(yōu)選實(shí)施方式中，硬質(zhì)合金包含0.010.10wt。/。的N。第六優(yōu)選實(shí)施方式中，另外的元素是Ti或者Ti和Ta的混合物，這兩種情況中，N都大于0.02wt%，優(yōu)選大于0.03wt。/。而小于0.10wt%的N。根據(jù)本發(fā)明的制造硬質(zhì)合金的方法包括以下步驟根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作對(duì)WC-Co體進(jìn)行混合、研磨、壓制和燒結(jié)。加入卯m水平的Ti、V、Nb、Zr或Ta或它們的混合物，加入的量使得在燒結(jié)的硬質(zhì)合金中滿足根據(jù)上述的Me/Co值和CW值。Ti、V、Nb、Zr或Ta可以以純金屬的形式添加，或以碳化物、氮化物和/或碳氮化物或它們的混合物的形式添加。實(shí)施例16制備除了WC和9.25wt^o的Co外具有下列組分(wt%)的硬質(zhì)合金體1A1F。表la(元素wt%，以碳化物加入)變體TiVZrTaNb1A—————參照IB0.025————本發(fā)明1C—0.027———本發(fā)明ID0.02—0.025——本發(fā)明IE———0,095—本發(fā)明IF————0.049本發(fā)明將所述混合物分別濕磨、烘干、壓實(shí)，并在40毫巴壓力下，氬保護(hù)氣氛中于141(TC下燒結(jié)1小時(shí)。燒結(jié)之后，確定CW、Me/Co、0.014-(CW"0.008值以及燒結(jié)后的晶粒尺寸，結(jié)果顯示在表lb中。表lb變體CWMe/Co0.014-(CW)*0.008燒結(jié)后dwc(|nm)1A0.91NANA1.71BO.卯0.003310.006801.41C0.890.003310馬881.31D0.910.004410.006721.41E0.910.003310.006721,31FO.卯0.003310.006801.4NA二不適用表中清楚的表明添加少量立方碳化物樣品對(duì)燒結(jié)的WC晶粒尺寸具有令人驚訝的效果。實(shí)施例27按照與實(shí)施例l相同的方法制備具有表2a中給出組分的硬質(zhì)合金變體2A2E。采用得自H.C.Starck公司的WC粉末和含有0.08wt。/。的氮的碳化鎢粉末，它們均具有粒度為1.3pm的FSSS晶粒尺寸，將上述粉末連同得自O(shè)MG公司的細(xì)晶粒鈷粉末和得自H.C.Starck公司的細(xì)晶粒TiC、TaC以及NbC—起使用。表2a元素wt%<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>所述混合物分別經(jīng)由濕磨、烘干、壓緊，并在40毫巴壓力下，氬保護(hù)氣氛中于145(TC下燒結(jié)1小時(shí)。燒結(jié)完成后，確定CW、Me/Co、0.014-(CW)*0.008以及燒結(jié)后的晶粒尺寸，結(jié)果顯示在表2b中。另外，所述燒結(jié)體還要經(jīng)過(guò)切削、磨削、拋光和蝕刻。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察研究其橫截面并計(jì)算出在任一方向上的大于l(Him的碳化鎢晶粒的數(shù)量。結(jié)果顯示在表2b中。表2b<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>通過(guò)實(shí)施例l和2可以明顯得出，由于少量Ti、Ta、Zr、Nb或V添加物的強(qiáng)的晶粒細(xì)化效果，根據(jù)本發(fā)明的變體具有的微觀結(jié)構(gòu)有少得多的大晶粒和普遍更細(xì)化的晶粒尺寸。權(quán)利要求1.一種WC-Co硬質(zhì)合金，其特征在于WC晶粒尺寸為1.0～2.5μm，Co含量為3～15wt％，以及另外還有ppm水平的下列元素Ti、V、Nb、Zr或Ta，或它們的混合物，使得比例Me/Co＝(at％Ti+at％V+at％Nb+at％Zr+at％Ta)/at％Co，其低于或等于0.014-(CW)*0.008并高于0.0005，CW為0.80～0.95，其中CW＝磁性％Co/wt％Co其中磁性％Co為磁性鈷的重量百分比，并且wt％Co為硬質(zhì)合金中鈷的重量百分比。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硬質(zhì)合金，其特征在于另外的元素是Ti。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硬質(zhì)合金，其特征在于另外的元素是Ti和Ta的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硬質(zhì)合金，其特征在于另外的元素是Ti、Ta和Nb的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硬質(zhì)合金，其特征在于另外的元素是Ti和Zr的混合物。6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的硬質(zhì)合金，其特征在于其包含0.010.10wt。/。的N。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的硬質(zhì)合金，其特征在于另外的元素是Ti或者Ti和Ta的混合物，在這兩種情況中，N含量都大于0.02wtn/。。8.—種制造WC-Co硬質(zhì)合金的方法，包括以下步驟混合和濕磨WC和Co的粉末，壓制以及燒結(jié)，其特征在于將卯m水平的Ti、V、Nb、Zr或Ta，或它們的混合物，以純金屬形式或者以碳化物、氮化物和/或碳氮化物形式或它們的混合物形式，以這樣的量加入粉末混合物中，即使得Me/Co=(at%Ti+at%V+at%Nb+at%Zr+at%Ta)/at%Co低于或等于0.014-(CW)*0.008并高于0.0005，CW為0.80-0.95，其中CW=磁性。/。Co/wt。/。Co其中磁性％0)為磁性鈷的重量百分比，wt%Co為硬質(zhì)合金中鈷的重量百分比。全文摘要本發(fā)明涉及一種WC-Co硬質(zhì)合金。通過(guò)加入極少量的Ti、V、Zr、Ta或Nb，或者它們的組合，得到一種含有較少異常WC晶粒的晶粒細(xì)化硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)。文檔編號(hào)C22C29/08GK101466858SQ200780022136公開(kāi)日2009年6月24日申請(qǐng)日期2007年6月13日優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日發(fā)明者亞歷山大·庫(kù)索夫斯基,蘇珊·諾格倫,萊夫·阿克松申請(qǐng)人:山特維克知識(shí)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