[发明专利]烧结陶瓷体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及烧结陶瓷体，并且具体地讲，涉及具有用于金属切削应用的组成和特性的烧结陶瓷体。

背景技术

硬质碳化物(Cemented carbide)通常用作加工各种金属和合金的切削工具主体。硬质碳化物对于金属切削应用是有吸引力的材料，因为碳化物特性可针对切削环境的特定要求进行调整。例如，具有小晶粒大小和低粘结剂含量的硬质碳化物适用于要求高硬度和耐磨性的应用。或者，具有较高粘结剂含量的硬质碳化物表现出所需的耐热冲击性，并且一般用于断续切削应用。

然而，硬质碳化物不适用于所有金属加工应用。在一些应用中，硬质碳化物可能与正在加工的金属或合金发生化学反应。此外，硬质碳化物可能不适用于因高进料速率和更大切削深度而要求高热硬度和优异热散逸的应用。对于这些应用，烧结陶瓷组合物用作切削工具主体。烧结陶瓷体可表现出化学惰性、高耐磨性、高热硬度以及对于热耗散优异的热特性。目前使用的烧结陶瓷体在很大程度上基于氧化铝(Al₂O₃)和/或氮化硅(Si₃N₄)。此类材料提供相对于硬质碳化物而言增强的高温特性，从而能够缩短制成成品的操作时间。然而，烧结陶瓷基材的改善必需满足金属加工应用的发展需求，并且当对烧结陶瓷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，本文描述了烧结陶瓷体，其展现出改善的耐磨性和增强的切削寿命。例如，在一些实施例中，烧结陶瓷体包含40-95重量％的量的碳化钨(WC)、5-30重量％的量的氧化铝以及至少1重量％的量的碳化二钨(W₂C)。在一些实施例中，W₂C以1-25重量％的量存在。

或者，烧结陶瓷体包含40-95重量％的量的WC、1-50重量％的量的氧化铝以及一种或多种含钛和钼(Ti,Mo)的化合物。在一些实施例中，含(Ti,Mo)的化合物以0.1至20重量％的总量存在于烧结陶瓷体中。在一些实施例中，W₂C还以至少0.1重量％的量存在。

在另外的实施例中，烧结陶瓷体包含40-95重量％的量的WC以及氮氧化铝(AlON)。

如本文进一步所述，烧结陶瓷体可用于金属切削应用。因此，烧结陶瓷体可具有金属切削工具的形状。例如，本文所述组成的烧结陶瓷体可包括前刀面以及与前刀面相交形成刀刃的后刀面。

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为根据本文所述的一个实施例的包含WC和AlON的烧结陶瓷体的X射线衍射图(XRD)。

图2为根据本文所述的一个实施例的烧结陶瓷体的XRD。

图3为根据本文所述的一个实施例的烧结陶瓷体的XRD。

图4示出了本文所述的烧结陶瓷体相对于对比烧结陶瓷体的金属切削结果。

图5示出了本文所述的烧结陶瓷体相对于对比烧结陶瓷体的金属切削结果。

图6为根据本文所述的一个实施例的烧结陶瓷体的XRD。

图7示出了本文所述的烧结陶瓷体相对于对比烧结陶瓷体的金属切削结果。

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。

I.WC-W₂C-Al₂O₃烧结陶瓷体

本文描述了具有对于金属切削应用所需的特性的烧结陶瓷体。在一个方面，烧结陶瓷体包含40-95重量％的量的WC、5-30重量％的量的氧化铝以及至少1重量％的量的W₂C。在一些实施例中，W₂C以选自表I的量存在于烧结陶瓷体中。

表I-W₂C含量(重量％)