[发明专利]硬质合金刀体和制造所述硬质合金刀体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质合金刀体及其制造方法。

发明背景

硬质合金刀体例如切削构件常规上通过粉末压制和烧结来制造。硬质合金是在粘结相中包含在微米范围内的至少一种硬质相的小粒子的复合材料。硬质合金中的硬质相通常为碳化钨(WC)。另外，还可以包含具有一般组成(Ti、Nb、Ta、W)C的其它金属碳化物以及例如Ti(C、N)的金属碳氮化物。所述粘结相通常包含钴(Co)作为主要成分。关于粘结相还可以使用其它组成，例如CO、Ni和Fe的组合或Ni和Fe的组合。

硬质合金的工业生产通常包括将给定比例的原料和添加剂的粉末使用研磨液体以湿状态进行混合。所述液体通常为醇，例如乙醇、或水、或其混合物。然后，将待混合物研磨成均匀的浆料。出于对原料进行密切地解聚结(deagglomerating)和混合的目的，来进行所述湿研磨操作。单独的原料颗粒(grain)还区分到一定程度。然后将得到的浆料例如利用喷雾干燥器进行干燥并粒化，并可将得到的粒状物(granulate)用于生坯的单轴压制中、用于挤出中或用于注射成型中。

用于切削构件的硬质金属刀体常规上通过压制和烧结来制造。在烧结之前必须尽可能地获得期望的烧结体形式，因为烧结体的加工是昂贵的。因此，如果需要，在原位压制(as-pressed)和/或预烧结条件下加工成期望形状，其后对刀体进行最后烧结。在烧结期间，所述刀体通常线性收缩约17％。

此处和在下文中所使用的术语“压制”涉及将材料粉末例如碳化钨(WC)与钴(Co)一起在冲压机与模具之间压制，从而形成生坯。所述压制可以是单轴的或多轴的。

为了制造具有复杂几何形状的部件，优选使用注射成型或挤出。在用于粉末技术中时，注射成型通常被称为粉末注射成型(PIM)。粉末注射成型要求模具具有所制造部件的特定形状。在碳化钨基硬质金属部件的粉末注射成型中，应用如下四个连续步骤：

1.将粒化的硬质合金粉末与粘合剂体系混合以形成给料。

2.使用所述混合给料实施注射成型。将材料加热至100～240℃，迫使其进入具有期望形状的空腔中，冷却，然后从所述空腔中移出。

3.将粘合剂体系从得到的部件除去，也称作脱脂(debinding)。

4.对所述部件进行烧结。通常应用用于硬质合金的普通烧结步骤。

在对粉末注射成型部件进行烧结期间，所述部件通常线性收缩约20％。

大硬质合金刀体的粉末注射成型有时导致在注射成型之后的烧结操作期间在刀体中形成裂纹。在注射成型、脱脂和烧结之后产生裂纹的问题易于随注射成型刀体的材料厚度的增大而增大。

US 5,333,520公开了一种制造用于具有复杂几何形状的切削工具、凿岩工具或磨损部件的硬质合金刀体的方法。通过将在烧结在一起之前已经压制成生坯的至少两个部件烧结在一起，制造硬质合金刀体。由于在烧结期间所述至少两个部件收缩，所以存在如下的风险：两个部件经历不同收缩率，且这可能导致在硬质合金刀体中产生裂纹。各个部件不同的收缩率可能是出于如下原因：在进行各个压制操作时，在所述部件中获得不同的密度。

因此期望发现一种在切削构件中不存在形成裂纹的风险的条件下制造硬质合金的金属切削构件的改进方法，所述金属切削构件由在两个分开的成形操作中形成的至少两部件构成。

发明目的

本发明的目的是提供一种制造金属切削构件的方法，其中防止在切削构件中形成裂纹。本发明另外的目的是提供一种具有优异性质的金属切削构件。

发明概述

根据本发明的一个方面，通过根据本发明的制造硬质合金刀体的方法实现上述目的。所述方法包括如下步骤：

-形成包含第一碳化物和第一粘结相的第一粉末组合物的第一部件，

-在第一烧结操作中将所述第一部件烧结至全密度(full density)，

-形成包含第二碳化物和第二粘结相的第二粉末组合物的第二部件，

-在第二烧结操作中将所述第二部件烧结至全密度，

-使所述第一部件的第一表面与所述第二部件的第二表面接触，

-在热处理操作中对所述第一和第二表面进行接合，和

-在其中所述第一粘结相和所述第二粘结相处于液态的温度下实施热处理操作以对所述至少第一和第二部件进行接合。

在该说明书中和在权利要求书中，全密度指的是理论密度的至少99.5％的密度，优选理论密度的至少99.9％的密度。由此，所述第一和第二部件的密度在所述热处理操作期间将不会变化。