[发明专利]金属陶瓷和切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及金属陶瓷以及包含所述金属陶瓷的切削工具，其中该金属陶瓷包含至少具有Ti的硬质相颗粒以及包含Ni和Co中的至少一者的结合相。

背景技术

切削工具的主体(基材)中利用了称为金属陶瓷的硬质材料。金属陶瓷是其中硬质相颗粒被铁族金属结合相结合在一起的烧结体，并且金属陶瓷为其中诸如碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)或碳氮化钛(TiCN)之类的Ti化合物被用作硬质相颗粒的硬质材料。与其中碳化钨(WC)用于主要硬质相颗粒中的烧结硬质合金相比，金属陶瓷具有如下优点，如：[1]降低了稀缺资源钨的用量，[2]具有高耐磨性，[3]在钢切削中可获得精细加工表面，和[4]重量轻。另一方面，金属陶瓷存在的问题在于：其强度和韧性低于烧结硬质合金，容易受到热冲击，因此其加工应用受到限制。

一些金属陶瓷中的硬质相颗粒具有由芯部和围绕该芯部的外周部构成的含芯结构。该芯部富含TiC或TiCN，并且外周部富含Ti复合化合物，该Ti复合化合物包含Ti和另一种金属(如在日本使用的元素周期表中的IV族、V族和/或VI族元素)。外周部改善了硬质相颗粒和结合相之间的润湿性，赋予了金属陶瓷以良好的可烧结性，并由此有助于改善金属陶瓷的强度和韧性。本领域技术人员试图(例如)通过控制这种含芯结构的组成来进一步改善金属陶瓷的强度和韧性(例如，参见专利文献1至专利文献4)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查的专利申请公开No.06-172913

专利文献2：日本未审查的专利申请公开No.2007-111786

专利文献3：日本未审查的专利申请公开No.2009-19276

专利文献4：日本未审查的专利申请公开No.2010-31308

发明内容

技术问题

尽管一些现有金属陶瓷的强度和韧性得以改善，然而对于某些应用来说，它们可能不具有足够高的强度和韧性。例如，当在严苛条件(如以100m/min以上的高切削速度进行断续切削、或者以高速和高进给速度进行断续切削)下进行切削时，包含现有金属陶瓷的切削工具的耐断裂性有时不充分。因此，对于具有足够高的耐断裂性的金属陶瓷存在需求。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种金属陶瓷及其制备方法，该金属陶瓷能够构成具有高耐断裂性的切削工具。

本发明的另一目的在于提供一种具有高耐断裂性的切削工具。

解决问题的方案

本发明人研究了现有金属陶瓷断裂的原因。其结果是，本发明人发现，现有金属陶瓷断裂的原因之一是：在切削刃及其附近容易形成热量积聚，这往往会导致前刀面磨损(月牙洼磨损)、热龟裂和由此导致的断裂。切削期间，现有金属陶瓷的切削刃及其附近趋向于积聚热量的原因可能是由于切削刃的热量不能通过切削工具的内部耗散。因此，本发明人研究了金属陶瓷的热性能，发现硬质相颗粒的外周部中的Ti复合化合物具有固溶体结构，因此，外周部的导热率低于由TiC或TiN构成的芯部的导热率。虽然外周部有助于改善金属陶瓷的可烧结性，但是据发现，金属陶瓷中过量的外周部显著降低了金属陶瓷的导热率，降低了金属陶瓷的耐热性，并趋向于在切削刃及其附近引起热量积聚。

在研究中本发明人还发现，金属陶瓷中的硬质相颗粒的平均粒径会影响耐断裂性。更具体地说，据发现，硬质相颗粒过小的平均粒径是金属陶瓷具有低韧性并由此具有低耐断裂性的部分原因。基于这些发现，根据本发明的一个方面的金属陶瓷如下所述。

根据本发明的一个方面的金属陶瓷是这样的一种金属陶瓷，其包括：包含Ti的硬质相颗粒；和包含Ni和Co中的至少一者的结合相，并且70％以上(个数)的硬质相颗粒具有含芯结构，所述含芯结构包括芯部和围绕所述芯部的外周部。具有含芯结构的硬质相颗粒的芯部主要由Ti碳化物、Ti氮化物和Ti碳氮化物中的至少一种构成。具有含芯结构的硬质相颗粒的外周部主要由包含Ti以及选自W、Mo、Ta、Nb和Cr中的至少一者的Ti复合化合物构成。在根据本发明的一个方面的金属陶瓷中，所述芯部的平均粒径为α，所述外周部的平均粒径为β，并且α和β满足1.1≤β/α≤1.7。金属陶瓷中的硬质相颗粒的平均粒径超过1.0μm。

本发明的有益效果

根据本发明的金属陶瓷具有高的耐断裂性。

附图简要说明

[图1]图1是根据本发明实施方案的金属陶瓷的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

首先，以下将描述本发明的实施方案。