CN103540823A

CN103540823A - 一种硬质合金

Info

Publication number: CN103540823A
Application number: CN201310485442.5A
Authority: CN
Inventors: 陈保云
Original assignee: CHANGSHU LIONY METALS Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU LIONY METALS Co Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明公开了一种硬质合金，包含金属碳化物粉末和金属粘结剂组成的硬质合金基体，还包括涂层，所述涂层涂覆在所述硬质合金基体上，所述金属碳化物粉末主要由碳化钨及少量碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌组成，其质量百分比为碳化钨40%-50%、碳化钒5%-10%、碳化铬3%-8%、碳化钛5%-9%、碳化钽6%-11%和碳化铌2%-5%；所述金属粘结剂为钴，含量为12%-18%。通过上述方式，本发明硬质合金，成本低，具有高硬度、高强度、高韧性、高耐磨性，高速切削时磨损率低的特点，同时具有良好的抗氧化性、耐热性、化学稳定性，适用于制造高精加工用的刀具材料，并能延长刀具的使用寿命。

Description

一种硬质合金

技术领域

本发明涉及金属合金材料领域，特别是涉及一种硬质合金。

背景技术

随着科学技术和工业的发展，对材料提出了更高的要求，如更高的强度、抗高温、高压、低温、耐腐蚀、磨损以及其他特殊物理、化学性能的要求。

硬质合金是用粉末冶金法生产的，由难熔金属化合物（硬质相）和粘结金属（粘结相）所构成的复合材料。硬质合金的特点是硬度高、热硬性好、耐磨性优良，切削速度可比高速钢提高4-7倍，作为刀具材料使用，其耐磨性为高速钢 15-20 倍、寿命可提高5-80倍。

所以硬质合金以其优良的性能正在更多的场合替代其他刀具材料，比较常用的硬质合金刀具材料是碳化钨基硬质合金，但是碳化钨基硬质合金耐磨性虽高，但韧性较差，脆性较高，价格较贵。故需要研究一种成本低且综合性能好的硬质合金已经成了硬质合金发展的趋势。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种硬质合金，成本低，具有高硬度、高强度、高韧性、高耐磨性，高速切削时磨损率低的特点，同时具有良好的抗氧化性、耐热性、化学稳定性，适用于制造高精加工用的刀具材料，并能延长刀具的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种硬质合金，包含金属碳化物粉末和金属粘结剂组成的硬质合金基体，还包括涂层，所述涂层涂覆在所述硬质合金基体上，所述金属碳化物粉末主要由碳化钨及少量碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌组成，其质量百分比为碳化钨40%-50%、碳化钒5%-10%、碳化铬3%-8%、碳化钛5%-9%、碳化钽6%-11%和碳化铌2%-5%；所述金属粘结剂为钴，含量为12%-18%。

在本发明一个较佳实施例中，所述金属碳化物粉末的晶粒大小为0.1-0.8μm。

在本发明一个较佳实施例中，所述碳化钨的晶粒大小为0.1-0.4μm。

在本发明一个较佳实施例中，所述涂层为金刚石CVD涂层。

在本发明一个较佳实施例中，所述金刚石CVD涂层为超细结晶，平均粒度小于0.8μm。

本发明的有益效果是：碳化钨颗粒的尺寸越小，硬质合金的硬度越高，但是在烧结过程中，碳化钨颗粒通过溶解再析出的过程结合和长大，通过添加碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌，可以控制碳化钨颗粒的长大速度，提高硬质合金的硬度，而且在同等硬度下可以降低碳化钨的使用量，降低合金材料的成本；金属粘结剂钴可以起到净化晶界并显著提高材料的抗弯强度和冲击韧性；硬质基体外涂覆涂层，可以提高硬质合金的切削性能和降低硬质合金的表面粗糙度，从而可以减少刀具使用时的摩擦，降低切削温度，延长使用刀具寿命。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例包括：

一种硬质合金，包含金属碳化物粉末和金属粘结剂组成的硬质合金基体，还包括涂层，所述涂层涂覆在所述硬质合金基体上，所述金属碳化物粉末主要由碳化钨及少量碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌组成，其质量百分比为碳化钨40%-50%、碳化钒5%-10%、碳化铬3%-8%、碳化钛5%-9%、碳化钽6%-11%和碳化铌2%-5%；所述金属粘结剂为钴，含量为12%-18%。

其中，所述金属碳化物粉末的晶粒大小为0.1-0.8μm，晶粒越小，强度越高。

所述碳化钨的晶粒大小为0.1-0.4μm，保证硬质合金具有良好的硬度。

所述涂层为金刚石CVD涂层，增加硬质合金的强度、硬度和降低表面粗糙度。

所述金刚石CVD涂层为超细结晶，平均粒度小于0.8μm，涂层表面更加光滑，当涂层厚度为6-20μm，硬质合金的切削性能显著提高，并且降低了硬质合金的表面粗糙度，可以减少刀具的摩擦，降低切削温度，延长使用寿命。

实施例一：

一种硬质合金，包含金属碳化物粉末和金属粘结剂组成的硬质合金基体，还包括涂层，所述涂层涂覆在所述硬质合金基体上，所述金属碳化物粉末主要由碳化钨及少量碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌组成，其质量百分比为碳化钨48%、碳化钒6%、碳化铬8%、碳化钛9%、碳化钽10%和碳化铌5%；所述金属粘结剂为钴，含量为14%。

所述金属碳化物粉末的晶粒大小为0.1-0.8μm。

其中碳化钨的晶粒大小为0.2μm。

所述涂层为金刚石CVD涂层，并且所述金刚石CVD涂层为超细结晶，平均粒度小于0.8μm。该硬质合金的硬度HRA为96，抗弯强度为750MPa。

实施例二：

一种硬质合金，包含金属碳化物粉末和金属粘结剂组成的硬质合金基体，还包括涂层，所述涂层涂覆在所述硬质合金基体上，所述金属碳化物粉末主要由碳化钨及少量碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌组成，其质量百分比为碳化钨45%、碳化钒9%、碳化铬7%、碳化钛8%、碳化钽10%和碳化铌5%；所述金属粘结剂为钴，含量为16%。

所述金属碳化物粉末的晶粒大小为0.1-0.8μm。

其中碳化钨的晶粒大小为0.1μm。

所述涂层为金刚石CVD涂层，并且所述金刚石CVD涂层为超细结晶，平均粒度小于0.8μm。该硬质合金的硬度HRA为97，抗弯强度为760MPa。

本发明揭示了一种硬质合金，通过添加碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌，可以控制碳化钨颗粒的长大速度，提高硬质合金的硬度，而且在同等硬度下可以降低碳化钨的使用量，降低合金材料的成本；金属粘结剂钴可以起到净化晶界并显著提高材料的抗弯强度和冲击韧性；硬质基体外涂覆涂层，可以提高硬质合金的切削性能和降低硬质合金的表面粗糙度，从而可以减少刀具使用时的摩擦，降低切削温度，延长使用刀具寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种硬质合金，其特征在于，包含金属碳化物粉末和金属粘结剂组成的硬质合金基体，还包括涂层，所述涂层涂覆在所述硬质合金基体上，所述金属碳化物粉末主要由碳化钨及少量碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化钽和碳化铌组成，其质量百分比为碳化钨40%-50%、碳化钒5%-10%、碳化铬3%-8%、碳化钛5%-9%、碳化钽6%-11%和碳化铌2%-5%；所述金属粘结剂为钴，含量为12%-18%。

2.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述金属碳化物粉末的晶粒大小为0.1-0.8μm。

3.根据权利要求2所述的硬质合金，其特征在于，所述碳化钨的晶粒大小为0.1-0.4μm。

4.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述涂层为金刚石CVD涂层。

5.根据权利要求4所述的硬质合金，其特征在于，所述金刚石CVD涂层为超细结晶，平均粒度小于0.8μm。