[发明专利]梯度结构的大进给铣刀的硬质合金基体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度结构的大进给铣刀的硬质合金基体及其制备方法，硬质合金基体的组分及各组分质量百分比如下：5～10％的Co粉；2～6％的TaC粉和/或NbC粉；1～6％的TiC粉；0.1～2.0％的Ti(C，N)；余量为费氏粒度2.0～5.0μm的WC粉，总计100％。它能在基体表面区域形成缺立方相碳化物和碳氮化物的韧性区域，吸收复合涂层裂纹扩展的能量，有效地阻止裂纹向合金内部扩展，提高大进给铣刀的使用性能。

技术领域

本发明涉及一种梯度结构的大进给铣刀的硬质合金基体及其制备方法。

背景技术

目前，大进给铣刀由于具有进给量大，切削速度快，加工效率高，加工后工件表面光洁度高，无需研磨等突出优点，自2015年前后迅速地被广泛用于各金属切削领域。从最初的普通钢件和铸铁，不断拓展应用于切削加工不锈钢、钛合金甚至高温合金、超级合金。这反过来又对大进给铣刀的材料及其制备工艺提出了更高要求。为了不断满足客户希望能用一把大进给铣刀解决各种工件的切削加工问题这一愿望，我们优化了大进给铣刀的涂层，由原来的单一涂层升级为多层复合涂层，而且涂层总厚度也有所增加。对于复合涂层来说，一个突出的问题就是由于不同材料的热膨胀系数不同，涂层材料在冷却过程中可能因热应力而产生裂纹，而且涂层越厚，产生裂纹的机率越高，裂纹的长度可能越长。由于涂层材料的脆性通常裂纹更容易在涂层表面产生并向基体中扩展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种梯度结构的大进给铣刀的硬质合金基体，它能在基体表面区域形成缺立方相碳化物和碳氮化物的韧性区域，吸收复合涂层裂纹扩展的能量，有效地阻止裂纹向合金内部扩展，提高大进给铣刀的使用性能。

解决本发明的技术问题的技术方案是：一种梯度结构的大进给铣刀的硬质合金基体，它的组分及各组分质量百分比如下：

5～10％的Co粉；

2～6％的TaC粉和/或NbC粉；

1～6％的TiC粉；

0.1～2.0％的Ti(C，N)；

余量为费氏粒度2.0～5.0μm的WC粉，总计100％。

进一步，Ti(C，N)中的C：N的摩尔比＝1:1。

本发明还提供了一种梯度结构的大进给铣刀的硬质合金基体的制备方法，方法的步骤中还有：

依次进行配料、湿磨、喷雾干燥、压制成型和烧结；其中，湿磨过程中，球料质量比为(3～5)：1，液固比为300～500ml/Kg，球磨时间为72～96h；烧结过程中，烧结温度为1450～1480℃。

烧结分为两个阶段：

第一阶段为预烧结，将压坯在氮气保护下升温，升温到400℃时保温一段时间后脱蜡；再升温至1380℃时，保温一段时间使合金致密化后，冷却至室温；

第二阶段为梯度烧结，在真空状态下，将预烧结后试样由室温升至烧结温度1450～1480℃，再加压6.0MPa保温一段时间后随炉冷却至室温。

将压坯在氮气保护下升温的升温速度为5℃/min。

采用了上述技术方案后，通过本发明的配方和方法制备得到的大进给铣刀的硬质合金基体能在基体表面区域形成缺立方相碳化物和碳氮化物的韧性区域，此区域的粘结剂含量高于基体的名义粘结剂含量，当涂层中形成的裂纹扩展到该区域时，由于其良好的韧性，可以吸收裂纹扩展的能量，因而能有效地阻止裂纹向合金内部扩展，提高大进给铣刀的使用性能。

具体实施方式