[发明专利]硬质复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种通过烧结技术制备的硬质复合材料。更具体地，本发明涉及一种通过烧结技术制备的硬质复合材料，它能够在所说的硬质复合材料的表面区域内控制钴富集区的程度和深度。

在类似于结合碳化钨的硬质复合材料中，结合剂(如钴)含量对所说的复合材料的性能有影响。例如，钴含量的增大一般会导致复合材料韧性的增大。因此，希望在靠近硬质复合材料表面处，能有富含结合剂的区域。例如，Nemeth等人转让给本专利权受让人的美国再颁专利No.34,180提出了一种生产在表面区域内有结合剂富集区的硬质复合材料的方法，并提出了这样的产品。

可以发现具有表面结合剂富集区的硬质复合材料的典型用途是耐磨损方面的应用、采矿方面的应用、建筑方面的应用和金属切削方面的应用。对于拔丝模等耐磨部件，可以发现具有这种微观结构的硬质部件是优选的。在采矿方面的应用中，类似于顶杆钻的采矿刀具、敞开式采掘面型刀具和圆锥型刀具将为具有表面区域内富集结合剂的微观结构的硬质刀具找到用途。在建筑方面的应用中，可以发现对于旋转式建筑刀具，具有表面区域内富集结合剂的微观结构的硬质刀具是优选的。在金属切削方面的应用中，具有表面区域内富集结合剂的微观结构的切削刀具是优选的。

本发明的一个目的是提供一种改进的制备表面区域内富集结合剂的硬质复合材料的方法，以及具有表面区域内富集结合剂的硬质复合材料。

在其一种形式中，本发明是一种对具有暴露表面的烧结体进行热处理的方法。所说的方法包括下列步骤：提供一个由硬质碳化物和结合剂构成的烧结体，所说的烧结体中的结合剂含量为第一结合剂含量，所说的烧结体中的硬质碳化物的晶粒尺寸为第一晶粒尺寸；放置消耗性烧结材料的颗粒使其与所说的烧结体的至少一部分暴露表面接触，所说的消耗性烧结材料由所说的硬质碳化物和结合剂构成，在所说的消耗性烧结材料中的结合剂含量为第二结合剂含量，所说的消耗性烧结材料中的硬质碳化物的晶粒尺寸为第二晶粒尺寸；热处理带有消耗性烧结材料的烧结体以改变在所说的烧结体的表面区域内的结合剂含量。

在另一个形式中，本发明是用包括下列步骤的方法生产的一种硬质刀具：提供一个由硬质碳化物和结合剂构成的烧结体，所说的烧结体中的结合剂含量为第一结合剂含量，所说的烧结体中的硬质碳化物的晶粒尺寸为第一晶粒尺寸；在所说的烧结体的至少一部分暴露表面上放置消耗性烧结材料的颗粒，所说的消耗性烧结材料由所说的硬质碳化物和结合剂构成，在所说的消耗性烧结材料中的结合剂含量为第二结合剂含量，所说的消耗性烧结材料中的硬质碳化物的晶粒尺寸为第二晶粒尺寸；热处理带有消耗性烧结材料的烧结体以改变在所说的烧结体的表面区域内的结合剂含量。

下面是形成本专利申请的一部分的附图的简要说明：

图1是炉内排列的侧视图，其中，所说的烧结体用消耗性烧结材料的颗粒包围；

图2是炉内排列的侧视图，其中，第二个烧结体选定部分的表面用消耗性烧结材料的颗粒包围，所说的烧结体是模具部件的一部分；

图3是表示第二个烧结体进行钴含量分析的六个区域的示意性侧视图；

图4是一种排列的透视图，其中，消耗性烧结材料颗粒体放在烧结体表面的选定位置上；

图5是用于第一个实施例的烧结体(热处理之前)的钴分布曲线(钴的重量百分数与距表面距离(mm)的关系)。

图6是用于第二个实施例的消耗性材料(热处理之前)的钴分布曲线(钴的重量百分数与距表面距离(mm)之间的关系)。

图7是热处理后的模具部件的选择区域40、42和44的钴分布曲线(钴的重量百分数与距表面距离之间的关系)。

图8是热处理后的模具部件的选择区域46、48和50的钴分布曲线(钴的重量百分数与距表面距离之间的关系)。

参看附图，图1表示了一种排列，其中烧结体20具有与消耗性烧结材料24的颗粒接触的暴露表面22。所说的烧结体20和所说的消耗性烧结材料24都是由硬质碳化物(如碳化钨)和结合剂金属(如钴)组成。

所说的烧结体20和所说的消耗性烧结材料24的钴含量一般是不同的，但是，钴含量相同是在本发明范围内的。在所说的烧结体20和所说的消耗性烧结材料24中的碳化钨(或硬质碳化物)的晶粒尺寸一般是不同的，但是，这些晶粒尺寸相同是在本发明范围内的。然而，对于本发明来说，所说的烧结体和所说的消耗性烧结材料的钴含量和晶粒尺寸中，必须有一个是不同的，或者二者都是不同的。