[发明专利]硬质碳化物制品及其应用

说明书

本申请涉及硬质碳化物制品及其应用。在一个方面，本文描述了烧结硬质碳化物制品，在一些实施例中，所述烧结硬质碳化物制品表现出增强的耐磨性和耐热疲劳性。另外，本文所述的烧结硬质碳化物制品可耐受碳含量的变化而不形成不期望的相，包括η相和/或游离石墨(C型孔隙)。这样的耐受可有利于制造和使用其中碳含量不被严格地控制的碳化物等级。本文所述的烧结硬质碳化物主体包括硬颗粒相和金属粘结剂相，所述硬颗粒相包括碳化钨，而所述金属粘结剂相包括钴、镍和铁中的至少一种以及一种或多种合金化添加剂，其中所述烧结硬质碳化物具有0％至73％范围内的磁饱和(MS)而不具有η相。

技术领域

本发明涉及烧结硬质碳化物制品，并且具体地讲，涉及具有低磁饱和而不具有η相的烧结硬质碳化物制品。

背景技术

烧结硬质碳化物制品已在用于各种工具应用(诸如切削工具和耐磨零件)的涂布条件和未涂布条件两者中使用。增加烧结硬质碳化物对磨损以及其他失效模式(包括热疲劳、断裂和碎裂)的抵抗性仍然是研究和开发的热门领域。为此，已将大量资源分配给用于切削工具的耐磨耐火涂层的开发。已通过化学气相沉积(CVD)以及物理气相沉积(PVD)将例如TiC、TiCN、TiOCN、TiN和Al₂O₃施加到硬质碳化物。

此外，已对下层硬质碳化物基底的特性进行了研究。切削工具制造商已检查了硬质碳化物主体的组成变化以及对硬质碳化物特性产生的影响，所述硬质碳化物特性包括但不限于硬度、耐磨性、耐热变形性、韧性和密度。然而，一种硬质碳化物特性的增强通常导致另一种硬质碳化物特性的伴随退化。例如，增加硬质碳化物耐变形性可导致减小的韧性和导热性。然而，硬质碳化物主体的改善必需满足金属加工应用的发展需求，并且当对硬质碳化物主体做出组成变化以便向切削工具提供改善的性能时，需要竞争特性之间的仔细平衡。

发明内容

在一个方面，本文描述了烧结硬质碳化物制品，在一些实施例中，其表现出增强的耐磨性和耐热疲劳性。另外，本文所述的烧结硬质碳化物制品可耐受碳含量的变化而不形成不期望的相，包括η相和/或游离石墨(C型孔隙)。这样的耐受可有利于制造和使用其中碳含量不被严格地控制的碳化物等级。本文所述的烧结硬质碳化物制品包括硬颗粒相和金属粘结剂相，所述硬颗粒相包括碳化钨，而所述金属粘结剂相包括钴、镍和铁中的至少一种以及一种或多种合金化添加剂，其中烧结硬质碳化物制品具有0％至73％范围内的磁饱和(MS)而不具有η相。本文所述的MS值基于金属粘结剂相的磁分量。合金化添加剂可包括一种或多种金属元素、非金属元素或它们的混合物。在一些实施例中，烧结硬质碳化物制品是碳缺乏的。例如，烧结硬质碳化物制品的碳含量可为烧结硬质碳化物制品的化学计量碳含量的82％至99.5％。

在另一个方面，本文描述了制备烧结硬质碳化物制品的方法。在一些实施例中，本文所述的方法包括提供碳缺乏级粉末，所述碳缺乏级粉末包括碳化钨相和金属粘结剂相，所述金属粘结剂相包括钴、镍和铁中的至少一种。将合金化添加剂提供给该等级粉末的金属粘结剂相，并且将该等级粉末固结成坯件。将坯件烧结以提供具有0％至74％的MS而不具有η相的烧结硬质碳化物制品。另外，该等级粉末的碳含量可为该等级粉末的化学计量碳含量的82％至99.5％。

这些和其他实施例在下文的具体实施方式中更详细地描述。

附图说明

图1示出根据本文所述的一些实施例的采用金属粘结剂与合金化添加剂的烧结硬质碳化物的MS随碳含量的变化。

具体实施方式

参考以下具体实施方式和实例以及前述和下述内容可更容易地理解本文所述的实施例。然而，本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和实例中所述的具体实施例。应当认识到，这些实施例仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的情况下，多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。