[发明专利]硬质材料坯体及其制造方法和用途

说明书

一种硬质材料坯体，系棒料，包括硬质合金和金属陶瓷，金属陶瓷层包裹于硬质合金外，金属陶瓷层的厚度不小于0.3mm。本发明的粉末冶金制成的坯体，金属陶瓷作为壳体能使得刃部有足够多而连续密实/不经过烧焊热损伤的材料构成，大大增强了刃部的耐磨性、红硬性和抗黏着性。硬质合金作为芯体使得棒料具有良好的抗弯折力和刚性，同时使得整个刀具修磨过程中仍主要对硬质合金进行磨削，缩短了金属陶瓷刀具的制造耗时。

技术领域

本发明涉及一种金属坯体，尤其涉及一种由粉末冶金材料制成的切削坯体，用于制造刀具，以及该坯体的成型方法。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，粉末冶金技术也可用于陶瓷材料的制备。

广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。

硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴(Co)或镍(Ni)、钼(Mo)为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品，也属于一类粉末冶金材料。此外，IVB、VB、VIB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，也一并统称为硬质合金。

金属陶瓷为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷，其也属于一类粉末冶金材。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨和钼等)及其合金。

金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得，又称弥散增强材料，如：烧结铝(铝-氧化铝)、烧结铍(铍-氧化铍)和TD镍(镍-氧化钍)等。由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。

陶瓷基金属陶瓷主要可以细分为：氧化物基金属陶瓷，如：以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成；碳化物基金属陶瓷，如：以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成；氮化物基金属陶瓷，如：以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体；硼化物基金属陶瓷，如：以硼化钛、硼化钽、硼化钒、硼化铬、硼化锆、硼化钨、硼化钼、硼化铌、硼化铪等为基体，与部分金属材料复合而成；硅化物基金属陶瓷，如：以硅化锰、硅化铁、硅化钴、硅化镍、硅化钛、硅化锆、硅化铌、硅化钒、硅化铌、硅化钽、硅化钼、硅化钨、硅化钡等为基体，与部分或微量金属材料复合而成。

粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆和刀具等，是一种少无切削工艺。

粉末冶金工艺包括：

1)原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

2)粉末成型为坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。此外还可使用3D打印技术进行胚块的制作。

3)坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。

4)产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如：精整、浸油、机加工、热处理及电镀等。