[发明专利]烧结体的结合剂金属相的强化方法

说明书

在本发明中，通过以0.2MPa～0.6MPa的喷射压力或以80m/s～200m/s的喷射速度将球形喷射粒子与压缩气体一起喷射，从而将所述球形喷射粒子喷射到包括硬质粒子和将所述硬质粒子结合在一起的结合剂金属相的烧结体的表面上，所述球形喷射粒子的硬度不小于所述结合剂金属相的硬度且硬度不大于1000HV，并且是#100粒度～#800粒度的平均粒径为20μm～149μm的粒子，因此由这种撞击引起的塑性变形和在撞击部位发生的瞬时温度上升和冷却使所述结合剂金属相的结构微细化，引起致密结构的变化，并且赋予压缩残余应力，从而导致强化，并且能够防止所述烧结体中的脆性断裂。

技术领域

本发明涉及一种在碳化物、氧化物、氮化物、硼化物、硅化物等的硬质粒子与诸如Fe、Ni或Co等结合剂金属一起烧结的烧结体中强化结合剂金属的相(在本发明中称为“结合剂金属相”)的方法，例如在硬质合金、金属陶瓷或cBN中。

背景技术

以硬质合金的例子作为烧结体的例子，硬质合金由使用诸如铁(Fe)、镍(Ni)或钴(Co)等金属作为结合剂一起烧结的诸如钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)等金属的碳化物(WC、TiC、TaC)的微细粒子构成(硬质合金的普通粒子的粒径为几μm，硬质合金的超细粒子的粒径为约0.5μm～约0.8μm)。如狭义定义的那样，硬质合金有时仅指由使用钴(Co)结合剂一起烧结的碳化钨(WC)的粒子构成的WC-Co系合金。

这种硬质合金是具有在1000HV～1800HV的硬度范围内的非凡硬度并且具有优异的耐磨性的材料，因此被用作诸如切削工具等的要求耐磨性的工具、机械部件等用的材料。

然而，尽管硬质合金具有高硬度，但是它们具有脆性并且容易发生脆性断裂的缺点。这意味着，例如，在由硬质合金制成的切削工具的刀刃处容易出现裂纹、缺口等。由于在出现这种裂纹或缺口时需要中断工作来更换切削工具或者需要执行再研磨操作等以使切削工具的刀刃再生，因此这降低了生产率。

因此，期望提供一种硬质合金，其在具有高硬度的同时，也具有优异的韧性，并且不易产生诸如裂纹或缺口等脆性断裂。

已知的是，硬质合金的机械特性，例如硬度和韧性，根据硬质粒子的粒径和结合剂金属的添加量而变化。

因此，可以认为，应该改变硬质粒子的粒径和结合剂金属的添加量以获得具有目标硬度和韧性的硬质合金。

然而，如图1所示，硬度和韧性相对于硬质粒子的粒径的关系是如下的关系，随着硬质合金的平均粒径减小，硬质合金的硬度增大但韧性降低，相反，随着硬质粒子的平均粒径增加，断裂韧性增大但硬度降低。

另外，如图2所示，硬度和韧性相对于结合剂金属的添加量的关系是如下的关系，随着结合剂金属的添加量减小，硬质合金的硬度增大但韧性降低，并且随着结合剂金属的添加量增加，硬质合金的韧性增大但硬度降低。

因此，硬质合金的硬度和韧性具有冲突的关系，因为增大一种导致另一种降低。这意味着，具有两种冲突性质(具有优异韧性的同时还具有高硬度)的硬质合金因而难以通过调节硬质粒子的粒径和调节结合剂金属的添加量来获得。

因此，在不降低硬质合金的硬度的情况下提高韧性的提议方法例如包括：用硬涂层涂布由硬质合金制成的基体的表面的方法，该硬涂层包括优异韧性的增韧区(参见日本专利特开2000-246509号公报(JP2000-246509A)的摘要；以及在保持硬质合金的整体硬度的同时仅提高表面部分的断裂韧性的方法，这通过设置经由在硬质合金的表面处增加WC粒径和/或增加Co浓度而提高韧性的表面层来实现(参见日本专利特表2004-514790号公报(JP2004-514790A)的摘要)。