[发明专利]一种刀具材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种刀具材料，该刀具材料含有TiCN和粘结相，余量为硬质合金固溶体，硬质合金固溶体为(W，Ti，Ta，Nb，Zr，Mo)C。本发明还提供了硬质合金固溶体及刀具材料的制备方法。相比现有技术添加各种不同的粉末碳化物合金添加剂，本发明的刀具材料中，所需合金元素为固溶体的形式，避免了分别添加不同碳化物时会产生的误差以及各种不同添加剂可能带入的杂质，提高了刀具材料的性能，保证了产品质量的稳定和寿命的延长。

技术领域

本发明属于金属陶瓷技术领域，具体涉及一种刀具材料及其制备方法。

背景技术

先进制造技术对人类科学技术的发展起着至关重要的推动作用，机械加工技术作为先进制造技术中的重要组成部分，逐渐朝着更加柔性、更加高效、更加精密的方向发展，高速切削技术是先进制造技术最重要的加工工艺之一。具有高硬度、高耐磨性和高化学稳定性等特性的先进刀具材料是先进切削加工技术应用的技术基础。

相比于传统的硬质合金，TiCN基金属陶瓷虽然强度、韧性不足，但是具有化学稳定性好、与金属亲和力小、抗粘结和扩散能力强、切削时不易产生积削瘤、加工表面质量好、红硬性高、摩擦系数小、抗月牙洼磨损能力强、耐腐蚀性高，以及接近陶瓷材料的硬度和耐磨性等优势，并且抗弯强度和断裂韧性比陶瓷高。因此，高速切削加工刀具材料首选TiCN基陶瓷，TiCN基陶瓷刀具主要用于正火和调制钢材料的半精加工和精加工。TiCN基金属陶瓷除了适于加工普通铸件与钢材外，也可加工淬硬钢、高强钢、冷硬铸铁和镍基高温合金等难加工材料。

为增强TiCN陶瓷的耐磨性，通常向TiCN陶瓷中直接添加WC、TaC、和Mo₂C等多种碳化物，而这些碳化物的添加方式为依次逐渐添加或机械混合后同时添加，这两种添加方式存在的问题是烧结后形成的多元固溶体成份不均匀，材料性能不稳定，导致最终的产品质量不稳定，刀具寿命波动较大，用户的满意度低。

发明内容

为解决现有技术中，刀具材料所存在的问题，本发明的目的之一是提供一种刀具材料。

本发明的目的之二是提供上述刀具材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种刀具材料，包括以下质量百分比计的组分：

TiCN40～50％，

粘结相10～20％，

余量为硬质合金固溶体，所述硬质合金固溶体为(W，Ti，Ta，Nb，Zr，Mo)C。

优选地，所述粘结相为Co粉和Ni粉按质量比为1:1的混合。

进一步优选地，所述Co粉和Ni粉的粒径为1μm。

优选地，所述硬质合金固溶体中，WC、TiC、TaC、NbC、ZrC和Mo₂C的质量比为(20～40)：(10～30)：(15～35)：(10～30)：(3～15)：(10～30)。

进一步优选地，所述硬质合金固溶体中，ZrC的添加量为NbC质量的1/3～1/2。

优选地，所述硬质合金固溶体的粒度为2～3μm。

优选地，硬质合金固溶体的制备方法为：

(s1)按配比将WC、TiO₂、TaO₂、Nb₂O₅、ZrO₂和Mo₂C混合，同时加入适量炭黑粉末干混后捣实，得料坯；

(s2)将料坯放入石墨舟内，在1900～2200℃、H₂气氛条件下碳化还原2～4h后粉碎，即得硬质合金固溶体。

上述刀具材料的制备方法，步骤包括：