[发明专利]共晶瓷金材料

说明书

一种共晶瓷金材料，包含至少两种碳化物及一种耐火金属，其中该碳化物选自于TiC、VC、ZrC、HfC、WC、NbC、TaC，而该耐火金属为钨，其中碳化物与耐火金属能够于比各自熔点还要低、且高于共晶点的温度下，进行加热熔炼形成该共晶瓷金材料，由于透过形成共晶点来达到降低熔融温度，以熔融制备出具有细致层状结构的共晶瓷金材料，而制备出的共晶瓷金材料于高温环境下具有稳定的硬度表现之外，更具有高的韧性表现，因此本发明的共晶瓷金材料为一有用的工程材料。

技术领域

本发明关于一种共晶瓷金材料，特别是一种能够将至少两种碳化物及一种耐火金属透过形成共晶点，来达到降低熔融温度，以熔融制备出具有层状结构的共晶瓷金工程材料。

背景技术

Cemented carbides为胶结碳化物，是一种由WC与Co组成的复合材料。十九世纪初，Henri Moissan人造合成碳化钨(WC)。碳化钨硬度高，原欲作为钻石的替代材料，却因存在易脆及孔洞等缺点，而不便用于工程上。1923年和Baumhauer发现碳化钨与钴或镍，经烧结制程后，可同时保有陶瓷材料的硬度，以及金属的韧性，这对模具工业，造成巨大影响，材料并广泛应用在切削工具、矿产采掘、与军事武器的部分零件上。原料钨约有60％用在胶结碳化物的生产上。1930年使用需求量为十公吨，2008年使用需求量则达五万公吨，78年内成长了5000倍。

胶结碳化物由两部份组成，一为强化相、另一为胶结相。如上述所提的碳化钨WC扮演着强化相的角色，拥有高熔点、高韧性、以及良好抗磨耗等特性，而钴则为胶结相，拥有金属良好的导电、导热性之外，还有提供最重要的特性--韧度，使复材不易脆裂。近年的研究，大多以WC与Co统硬质金属为基础，将强化相衍生出TiC与TaC等，胶结相衍生出Mo,Ni与Fe等，并通称这些材料为「瓷金复材」(Cermet composites)；传统Hard metals硬质金属以及瓷金复材，主要生产制程为烧结法，并且将胶结相进行「少量」的多元添加；然而，上述以传统烧结法制成的超硬合金需担心复材致密度问题，且制程相对较复杂，成本较高，复材的工作温度也有其极限。

因此，若能够以熔炼方式进行制备材料，将能够克服上述问题，然而若是使用熔炼方式，其熔融温度往往都很高，故若能够依据不同的成份配比，使至少两种碳化物及一种耐火金属能够透过降低熔融温度来达到共晶点，并使制备出的瓷金材料具有共晶特性，且制备出的共晶瓷金材料于高温环境下具有稳定的硬度表现之外，更具有高的韧性表现，如此应为一最佳解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共晶瓷金材料，其稳定性更好，熔融温度能得到降低，具有更好的性能。

为实现上述目的，本发明公开了一种共晶瓷金材料，该共晶瓷金材料的组成为至少两种碳化物及一种耐火金属，其特征在于：该两种碳化物选自于TiC、VC、ZrC、HfC、WC、NbC或TaC，而该耐火金属为钨，其中碳化物与耐火金属能够比各自熔点还要低的温度下，进行加热熔炼形成该共晶瓷金材料。

其中，该共晶瓷金材料的成份包含钽、铌、碳及钨，其中钽的成份比率占总成份的15～25％，而铌的成份比率占总成份的14～17％，而碳的成份比率占总成份的12～20％，而钨的成份比率占总成份的45～59％。

其中，该共晶瓷金材料的成份包含钛、钽、碳及钨，其中钛的成份比率占总成份的9～15％，而钽的成份比率占总成份的6～11％，而碳的成份比率占总成份的15～25％，而钨的成份比率占总成份的50～70％。

其中，该共晶瓷金材料的成份包含钛、钽、铌、碳及钨，其中钛的成份比率占总成份的7～11％，而钽的成份比率占总成份的4～7％，而铌的成份比率占总成份的4～7％，而碳的成份比率占总成份的17～25％，而钨的成份比率占总成份的55～68％。