CN107635700A - 生产用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具的方法及这样的刀具 - Google Patents

生产用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具的方法及这样的刀具 Download PDF

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Abstract

一种用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具(1)，其中，‑所述刀具(1)包括硬质合金本体(2)，该硬质合金本体(2)通过位于所述硬质合金本体(2)的基底表面(8)和钢制刀架(3)之间的钎焊接合而附接到所述钢制刀架(3)，‑所述硬质合金本体(2)包括主要由碳化钨WC构成的硬质相和由钴组成的粘结剂，其中所述硬质合金本体(2)的钴含量等于或小于约5.5重量％，并且其中，‑所述硬质合金本体(2)在其中存在钴含量梯度，其中钴含量朝向所述基底表面(8)增加并且在所述基底表面(8)处为至少4.5重量％，‑在所述基底表面处的钴含量与硬质合金的钴含量的比≥1.09。还提供了用于生产所述刀具的方法。

Description

生产用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具的方法及这样的 刀具
技术领域
本发明涉及生产用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具的方法，所述刀具包括附接到钢制刀架的硬质合金本体，其中所述方法包括以下步骤：通过以下方式提供所述硬质合金本体：提供粉末混合物、将所述粉末混合物压实成压实体、将压实体烧结成所述硬质合金本体；以及将压实体附接到所述钢制刀架。
本发明还涉及根据本发明的方法的原理制造的刀具。
背景技术
用于切削、钻凿或破碎固体材料(诸如岩石)的刀具通常包括附接到钢制刀架的硬质合金本体。硬质合金本体和钢制刀架之间的接合可以是在硬质合金本体的基底表面和钢制刀架之间的钎焊接合(braze joint)。钎焊接合可以通过如下钎焊工艺来实现，在该钎焊工艺中，通常由镍-铜-锰合金构成的焊料被定位在硬质合金本体的基底表面和钢制刀架的表面之间，并且在该钎焊工艺中，通过感应加热焊料，焊料被熔化并且随后被迫扩散到硬质合金本体和钢中。作为替代，可以应用在炉中的对流加热。为了防止在钎焊工艺期间硬质合金的氧化，可以在惰性气体气氛中进行钎焊工艺，或者可以将助熔装置应用于硬质合金本体上。
在钎焊工艺期间，硬质合金本体中的钴在负责通过在硬质合金本体中引起涡流来产生热的方面扮演极其重要的角色。太低含量的钴将通过焊料导致硬质合金的低润湿性，并且因此导致在硬质合金和钢之间较差的结合。因而，具有低钴含量的硬质合金本体通常被认为是不适合于通过钎焊来接合的，尤其是当使用感应钎焊时，感应钎焊是当生产用于切削或钻凿矿物或岩石的刀具时最适合使用的钎焊方法。当期望的是低钴含量的硬质合金本体时，认为通过夹紧或类似的机械接合进行的附接是唯一合理的选择。
现有技术(如由WO201298102A1举例说明的)还提到具有高达10重量％的平均钴含量的硬质合金实际上具有由于烧结工艺而耗尽钴的外表面，使得这样的材料不适合于通过钎焊附接到钢，除非所述区域是富钴的。因此，WO201298102A1，以及例如在US4951762A中公开的另外的现有技术建议了如下的方法，即：通过使所述区域富含钴来在硬质合金本体中产生钴梯度，以便使这样的硬质合金本体(该硬质合金本体中具有相对较低的钴平均含量)更适合于通过钎焊附接到钢制刀架。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供生产用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具的方法，所述刀具包括通过牢固的钎焊接合而附接到钢制刀架的硬质合金本体，硬质合金本体具有低的平均含量的钴和/或在切削时起作用的尖端区域中的低的钴含量。
本发明还有的目的是提供用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具，所述刀具包括附接到钢制刀架的硬质合金本体，尽管在硬质合金本体中的低的平均含量的钴和/或在切削时起作用的尖端区域中的低的钴含量，但是其仍提供在硬质合金本体和钢制刀架之间牢固结合的钎焊接合。
发明概述
本发明的目的通过一种生产用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具的方法来实现，所述刀具包括附接到钢制刀架的硬质合金本体，其中所述方法包括以下步骤：
-通过以下方式提供所述硬质合金本体；
-提供粉末混合物，
-将所述粉末混合物压实成压实体，所述压实体包括主要由碳化钨WC构成的硬质相和由钴组成的粘结剂，其中压实体的钴含量处于钴含量水平(A)并且≤约5.5重量％，
-提供包括由碳或氮形成的碳化物或氮化物和对碳化钨具有晶粒生长抑制作用的元素的化合物，以及提供对WC具有晶粒生长促进作用的元素，
-将所述化合物和所述晶粒生长促进元素施加到所述压实体的至少尖端区域上，其中所述尖端区域将形成硬质合金本体的旨在用于与将通过所述刀具切削、钻凿或破碎的材料接合的尖端区域，并且保持压实体的基底表面不含所述化合物和晶粒生长促进元素，所述压实体的基底表面将形成硬质合金本体的将被附接到所述钢制刀架的基底表面。
-其中所述化合物和所述晶粒生长促进元素是如下的类型：其在压实体的烧结时将扩散到压实体中并且由此将引起在烧结的压实体中产生钴含量梯度，其中钴含量在远离已经施加了所述化合物和所述晶粒生长促进元素的表面的方向上增加，
-将具有所述化合物和所述晶粒生长促进元素的压实体烧结成所述硬质合金本体，使得由于钴含量梯度的所述感应产生的结果，在硬质合金本体的所述基底表面处的、处于钴含量水平(B)的钴含量变为≥4.5重量％，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比为≥1.09，以及
-通过钎焊将硬质合金本体的所述基底表面附接到钢制刀架。
因此，可以产生具有低的平均钴含量和/或在切削、破碎等时起作用的尖端中具有低的钴含量的硬质合金本体，同时，硬质合金本体具有如下的基底区域，该基底区域具有更多的、足够高的钴含量，以实现与钢的牢固的钎焊接合。
根据一个实施例，在硬质合金本体的所述基底表面处的、处于钴含量水平(B)的钴含量变为≥5.0重量％，或者≥5.5重量％，或者≥6.0重量％。
根据一个实施例，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≥1.12，或≥1.14，或≥1.16，或≥1.2。
由于Co含量梯度，在硬质合金本体的底部中引起拉伸应力。如果钴梯度太大，则在一些情况下可能发生对钎焊接合强度的一些负面影响。根据一个实施例，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≤1.5或≤1.4。
根据一个实施例，硬质合金本体的所述尖端区域具有处于钴含量水平(C)的≤4.5重量％，或≤4.0重量％，或≤3.5重量％，或≤3.0重量％的平均钴含量。
尖端区域进入到本体中的程度被合适地限定为在表面处开始并且向下进入硬质合金本体中约2毫米。
根据一个实施例，钴含量水平(B)与钴含量水平(C)的比≥1.2，或≥1.3，或≥1.4。
根据一个实施例，处于钴含量水平(A)的硬质合金本体的钴含量≤约5.0重量％。
根据一个实施例，处于钴含量水平(A)的硬质合金本体的钴含量≤约4.5重量％。
根据一个实施例，所述压实体包括顶表面和侧向表面以及所述基底表面，并且所述化合物和所述晶粒生长促进元素被施加到顶表面和侧向表面的总面积的至少50％。所施加的化合物和晶粒生长促进元素的覆盖程度以及其施加的量对于在硬质合金本体中产生所需要的钴梯度是决定性的。
根据一个实施例，所述压实体包括顶表面和侧向表面和所述基底表面，并且所述化合物和所述晶粒生长促进元素被施加到顶表面和侧向表面的总面积的至少70％。
根据一个实施例，所述压实体包括顶表面和侧向表面以及所述基底表面，并且所述化合物和所述晶粒生长促进元素被施加到顶表面和侧向表面的总面积的至少80％。
根据一个实施例，所述压实体包括顶表面和侧向表面以及所述基底表面，并且其中在顶表面和与顶表面相对置的基底表面之间的距离小于25毫米，优选地小于15毫米，并且更优选地小于10毫米，并且其中所述化合物和所述晶粒生长促进元素被施加到所述顶表面的至少一部分上。由于在顶表面和基底表面之间的足够小的距离，由于所产生的钴梯度，可以在基底表面中获得足够高的钴含量。
根据一个实施例，所述压实体包括顶表面和侧向表面，并且在与基底表面相邻的侧向表面的区域中，侧向表面没有被施加所述化合物和所述晶粒生长促进元素。由此，避免了在侧向表面和基底表面之间的过渡区域中产生钴耗尽的区域。
根据一个实施例，所述压实体具有大体旋钮状的形状，具有直径为d的大体圆形的底表面，并且具有高度h，其中0.5<h/d<2，并且所述底表面限定所述基底表面。
根据一个实施例，所述压实体具有大体板状的形状，具有宽度w、高度h和厚度t，并且其中0.2<h/w<2、t<w、2毫米<t<20毫米，并且，所述基底表面是所述压实体的较大侧面，并且所述尖端区域包括所述压实体的相对置的较大侧面的至少一部分。
根据一个实施例，在所述化合物中，对WC具有晶粒生长抑制作用的元素是铬、钒、钽或铌中的任一种，优选地为铬或钒，最优选地为铬。因此，晶粒细化剂化合物合适地选自由钒、铬、钽和铌的碳化物、混合碳化物、碳氮化物或氮化物组成的组。优选地，晶粒细化剂化合物是铬或钒的碳化物或氮化物，例如Cr3C2、Cr23C6、Cr7C3、Cr2N、CrN或VC，最优选地为铬的碳化物，例如Cr3C2、Cr23C6或Cr7C3。
根据一个实施例，在施加了所述化合物的表面上，所述化合物以超过0.5毫克/平方厘米，优选地超过2.5毫克/平方厘米，优选地超过3.0毫克/平方厘米的量被施加到压实体上。根据一个实施例，所述化合物以不超过10.0毫克/平方厘米，优选地不超过7.0毫克/平方厘米，优选地不超过6.0毫克/平方厘米的量被施加到压实体上。上述限制通常适用于上面提到的不同化合物且特别适合于Cr3C2。太高水平的所述化合物可能导致有害的脆相的产生。
根据一个实施例，所述晶粒生长促进元素是呈石墨形式的碳。设置在压实体的表面上的碳可以为来自渗碳气氛的沉积碳、无定形碳(其以例如煤烟和碳黑存在)或石墨的形式。优选地，碳为煤烟或石墨的形式。晶粒细化剂化合物与晶粒生长促进剂的重量比合适地为约0.05至约50，优选地为约0.1至约25，更优选地为约0.2至约15，甚至更优选地为约0.3至约12，最优选地为约0.5至约8。当所述化合物为Cr3C2且所述晶粒生长促进元素为C时，重量比Cr3C2/C可以优选地为约1至约14，优选地为约1.5至约6。
根据一个实施例，在施加了所述晶粒生长促进元素的表面上，所述晶粒生长促进元素以超过0.2毫克/平方厘米，优选地超过0.5毫克/平方厘米，优选地超过1.0毫克/平方厘米的量被施加到压实体上。根据一个实施例，所述晶粒生长促进元素以不超过3.0毫克/平方厘米，优选地不超过2.5毫克/平方厘米的量被施加到压实体上。当所述晶粒生长促进元素为碳时，上述限制特别合适。太高水平的碳可能导致在烧结的压实体上的有害的碳壳的产生且对烧结工艺具有负面影响。
晶粒细化剂化合物和/或晶粒生长促进剂可以通过以分离的或组合的液体分散液或浆料的形式施加到压实体来提供。在这种情形下，液体相合适地为水、乙醇或聚合物(例如聚乙二醇)。可替代地，晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂可以通过以固体物质(优选地为粉末)的形式施加到压实体来提供。合适地通过如下方式将晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂施加到压实体上：通过浸入、喷射、喷涂将晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂施加到压实体上，或者以任何其它方式施加到压实体上。当晶粒生长促进剂是碳时，可替代地是，其可以从渗碳气氛被提供到压实体上。渗碳气氛合适地包括一氧化碳或C1-C4烷(即，甲烷、乙烷、丙烷或丁烷)中的一种或多种。渗碳合适地在约1200℃至约1550℃的温度下进行。
在一个实施例中，该方法包括：通过将晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂与WC基的初始材料粉末(该WC基的初始材料粉末然后被压成压实体)组合而在压实体的表面上提供晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂。在压实体的表面上提供晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进元素合适地通过在引入WC基的初始材料粉末之前将晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂引入到压制模具中并且之后压制来进行。晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂以分散体或浆料的形式被合适地引入到压制模具内。在这种情形下，其中分散或溶解有晶粒细化剂化合物的液体相合适地为水、乙醇或聚合物(例如聚乙二醇)。可替代地，晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂中的一者或两者都以固体物质的形式被引入压制模具中。
根据一个实施例，压实体具有开口孔隙率并且所述化合物和所述晶粒生长促进元素以粉末形式在浆料中提供，其被施加到压实体上，并且所述化合物和所述晶粒生长促进元素的粉末颗粒尺寸足够得小，使得所述化合物和所述晶粒生长促进元素的所述粉末能够通过由压实体的孔隙产生的毛细力而被引入压实体的所述孔隙中。开口孔隙率可以被称为连续孔隙率，其通常针对不是完全致密的材料。
在烧结期间，晶粒细化剂远离具有晶粒细化剂化合物的表面扩散，由此合适地形成了具有当越深入到本体中时晶粒细化剂的平均含量减小的区域。在烧结期间也合适地形成了具有当越深入到本体中时粘结剂的平均含量增加的区域。烧结温度合适地为约1000℃至约1700℃，优选地约1200℃至约1600℃，最优选地为约1300℃至约1550℃。烧结时间合适地为约15分钟至约5小时，优选地为约30分钟至约2小时。
根据一个实施例，所述钎焊为感应钎焊。由此，钎焊接合可以通过如下钎焊工艺来实现，在该钎焊工艺中，通常由镍-铜-锰合金构成的焊料被定位在硬质合金本体的基底表面和钢制刀架的表面之间，并且在该钎焊工艺中，焊料通过感应加热焊料而被迫扩散到硬质合金本体中和钢中。
本发明的目的还通过用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具实现，其中
-所述刀具包括附接到钢制刀架的硬质合金本体，所述硬质合金本体通过位于硬质合金本体的基底表面和钢制刀架之间的钎焊接合而附接到钢制刀架，
-所述硬质合金本体包括主要由碳化钨WC构成的硬质相和由钴组成的粘结剂，其中硬质合金本体的钴含量处于钴含量水平(A)并且≤约5.5重量％，并且其中
-硬质合金本体在其中存在钴含量梯度，其中钴含量从尖端区域朝向所述基底表面增加到钴含量水平(B)并且在所述基底表面处为至少4.5重量％，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≥1.09。
根据一个实施例，在硬质合金本体的所述基底表面处的、处于钴含量水平(B)的钴含量为至少5.0重量％，或者至少5.5重量％或者至少6重量％。
根据一个实施例，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≥1.12，或≥1.14，或≥1.16，或≥1.2。
由于Co含量梯度，在硬质合金本体的底部中引起拉伸应力。如果钴梯度太大，在一些情形中可能发生对钎焊接合强度的一些负面效果。根据一个实施例，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≤1.5，或≤1.4。
根据一个实施例，硬质合金本体的所述尖端区域具有处于钴含量水平(C)的≤4.5重量％或≤4.0重量％或≤3.5重量％或≤3.0重量％的平均钴含量。
尖端区域进入本体中的程度合适地被限定为在表面处开始并且向下进入硬质合金本体中约2毫米。
根据一个实施例，钴含量水平(B)与钴含量水平(C)的比≥1.2，或≥1.3，或≥1.4。
根据一个实施例，硬质合金本体的钴含量≤约5.0重量％。
根据一个实施例，硬质合金本体的钴含量≤约4.5重量％。
在本申请中，Co含量梯度和在硬质合金本体的基底表面处的Co含量合适地通过使用Roebuck等人的“A national measurement good practice guide”(No..20,MechanicalTests for Hardmetals,国家物理实验室,2009)的硬度、钴浓度和钨晶粒尺寸公式(公式1)来确定。
通过忽略由铬和碳梯度引起的残余应力和晶粒生长率变化的影响，可以通过由以下给出的公式1利用硬度、钴和WC晶粒尺寸关系来计算钴浓度。
HV5＝888-9.9％Co+[(229+532exp((6-％Co)/6.7))]/dWC0.5 (公式1)
首先利用公式1对来自具有相同平均Co含量的参考样品的HV5硬度数据计算WC晶粒尺寸dWC。然后，通过在横截面切口上做出多个压痕来进行对具有Co含量梯度的样品的HV5测量。作为示例，如果硬质合金本体具有12毫米的厚度，则可以对硬度测试仪编程，以在距离横截面切口上的边缘的0.3、0.8、1.3、1.8、2.3、2.8、3.3、3.8、4.3、4.8、5.3和5.8毫米的距离处做出压痕。压痕之间的距离例如可以被设定为0.5毫米。从结果提供了HV5iso线图。然后，可以通过使用公式1将HV5硬度的iso线图转换为Co含量的iso线图。
硬质合金本体的整体或部分的平均Co含量合适地通过化学分析来确定。
根据一个实施例，对WC具有晶粒生长抑制作用的所述元素是铬、钒、钽或铌中的任一种，优选地为铬或钒，最优选地为铬。因此，晶粒细化剂化合物合适地选自由钒、铬、钽和铌的碳化物、混合碳化物、碳氮化物或氮化物组成的组。优选地，晶粒细化剂化合物为铬或钒的碳化物或氮化物，例如Cr3C2、Cr23C6、Cr7C3、Cr2N、CrN或VC，最优选地为铬的碳化物，例如Cr3C2、Cr23C6或Cr7C3。
根据一个实施例，对WC具有晶粒生长促进作用的所述元素是碳。
硬质合金本体可以根据本领域已知的过程涂覆有一个或多个层。例如，TiN、TiCN、TiC和铝的氧化物的层可以被设置到硬质合金本体上。然而，旨在通过钎焊附接的基底表面可以不设置有这样的涂层。
根据一个实施例，钎焊接合已经通过感应钎焊实现。由此，钎焊接合可以通过如下钎焊工艺来实现，在该钎焊工艺中，通常由镍-铜-锰合金构成的焊料被定位在硬质合金本体的基底表面和钢制刀架的表面之间，并且在该钎焊工艺中，焊料通过感应加热焊料而被迫扩散到硬质合金本体中和钢中。
硬质合金本体是硬质合金刀具本体。在一个实施例中，硬质合金本体是用于采矿刀具(例如钻岩刀具或矿物切削刀具)的本体，或者是用于油气钻探刀具的本体。在一个实施例中，硬质合金本体是冷成型刀具，例如用于形成螺纹、饮料罐、螺栓和钉子的刀具。
根据一个实施例，所述硬质合金本体包括顶表面和侧向表面以及所述基底表面，并且其中顶表面和与顶表面相对置的基底表面之间的距离小于21.2毫米，优选地小于12.5毫米，并且更优选地小于8.3毫米，其中由于在所述顶表面的区域中存在所述晶粒生长促进元素和所述晶粒生长抑制元素的结果，硬质合金本体在其中沿从所述顶表面朝向所述基底表面的方向存在钴含量梯度。针对压实体的尺寸是烧结的压实体(即，硬质合金本体)的对应的量度的1.2倍大的事实，调节对应于之前提到压实体的量度的所有量度。
对于采矿刀具本体，该本体的几何形状通常为弹道式的、球形的或圆锥形的，但是在本发明中凿子形状和其它几何形状是合适的。根据一个实施例，所述压实体具有大体旋钮状的形状(包括弹道式的、半球形的或圆锥形的)，具有直径为d的大体圆形的底表面，并且具有高度h，其中0.5<h/d<2，并且所述底表面限定所述基底表面。根据另一个实施例，所述压实体具有大体板状的形状，具有宽度w、高度h和厚度t，并且其中0.2<h/w<2、t<w、1.7毫米<t<17毫米，并且，所述基底表面是所述压实体的较大侧面，并且所述尖端区域包括所述压实体的相对置的较大侧面的至少一部分。针对压实体的尺寸是烧结的压实体(即，硬质合金本体)的对应的量度的1.2倍大的事实，调节对应于之前提到压实体的量度的所有量度。
本发明还涉及硬质合金刀具本体在钻岩或矿物切削操作中的用途。
本发明的另外的特征将在下面参考附图的详细说明中给出。
附图说明
将参考附图更详细地给出本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的刀具的实施例的透视图，
图2是在上面施加涂层之前的根据本发明的压实体的透视图，
图3示出了将晶粒生长抑制化合物和晶粒生长促进元素的涂层施加到图2示出的压实体的外表面上，
图4是涂覆的压实体的侧视图，
图5是图1中示出的刀具的一部分的横截面，展示了图2-4中示出的压实体在烧结压实体之后形成的并且通过钎焊连接到刀架的本体，
图6是在上面施加涂层之前的压实体的另一个实施例的透视图，
图7示出了将晶粒生长抑制化合物和晶粒生长促进元素的涂层施加到图6中示出的压实体的外表面上，
图8示出了图7的涂覆的压实体，
图9示出了设置有由图6-8中示出的压实体在烧结压实体之后形成的并且通过钎焊连接到刀架的本体的刀具的另一个实施例的一部分，
图10是涂覆的压实体的一个实施例的透视图，
图11是涂覆的压实体的另一个实施例的透视图，
图12是由具有圆柱形几何形状的烧结的压实体与碳化铬和游离碳的悬浮液的涂层形成的本体的横截面的ISO线图示，示出了具有5.0重量％的平均Co含量的硬质合金本体的测量硬度，
图13是由具有圆柱形几何形状的烧结的压实体与碳化铬和游离碳的悬浮液的涂层形成的本体的横截面的ISO线图示，相应示出了具有5.0重量％的平均Co含量的硬质合金本体的计算的Co含量，
图14是由具有圆柱形几何形状的烧结的压实体与碳化铬和游离碳的悬浮液的涂层形成的本体(如图3-5中示出的)的横截面的ISO线图示，分别示出了具有10重量％的平均Co含量的硬质合金本体的测量硬度和计算的Co含量，
图15是由具有圆柱形几何形状的烧结的压实体与碳化铬和游离碳的悬浮液的涂层形成的硬质合金本体(如图11中示出的)的横截面的ISO线图示，分别示出了具有6.0重量％的平均Co含量的硬质合金本体的测量硬度和计算的Co含量，
图16是对应于图15中示出的ISO线图示的ISO线图示，但是针对的是具有8重量％的平均Co含量的硬质合金本体，以及
图17是由具有几何形状的烧结的压实体与碳化铬和游离碳的悬浮液的涂层形成的本体(如图10中示出的)的横截面的ISO线图示，分别示出了具有8重量％的平均Co含量的硬质合金本体的测量硬度和计算的Co含量。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的刀具1的实施例，该刀具包括硬质合金本体2和刀架3。硬质合金本体1通过钎焊连接到刀架3。
图1中示出的刀具1是被设计用于采矿和铺砾石应用的所谓MGT刀具的示例(MGT：矿物和地层刀具)。然而，本发明不限于这样的刀具，而是可以适用于包括通过钎焊而附接到钢制刀架的硬质合金本体的所有类型的刀具。
图1中示出的本体2通过如下工艺制造，在该工艺中，粉末混合物被压实成压实体，该压实体随后被烧结成本体2。该工艺包括：选择包括碳化钨和钴的合适的粉末混合物组分，将该粉末混合物组分压实成合适的压实体几何形状，以及处理压实体，以便在随后的烧结时影响碳化钨的晶粒尺寸并且在其中引起钴梯度，其中钴含量朝向烧结本体的表面增加，该表面可以优选地用作通过钎焊而附接到钢制刀架的表面。根据该教导制造的压实体在图2中示出并且用附图标记4表示。在图3中示出了一个工艺步骤，在该工艺步骤中，压实体4被提供有涂层，该涂层包括对碳化钨具有晶粒生长抑制作用的元素和对碳化钨具有晶粒生长抑制作用的元素。
本发明因此包括制造用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具1的方法，所述刀具包括附接到钢制刀架3的硬质合金本体2，其中所述方法包括以下步骤：通过以下方式来提供所述硬质合金本体2：提供粉末混合物；将所述粉末混合物压实成包括主要由碳化钨WC构成的硬质相和由钴组成的粘结剂的压实体4，其中压实体4的钴含量等于或低于约5.5重量％；提供包括由碳或氮形成的碳化物或氮化物和对碳化钨具有晶粒生长抑制作用的元素的化合物；以及提供对WC具有晶粒生长促进作用的元素；以及将所述化合物和所述晶粒生长促进元素施加到所述压实体4的至少尖端区域5上，其中所述尖端区域5将形成旨在用于与待由所述刀具1切削、钻凿、车削或破碎的材料接合的硬质合金本体2的尖端区域6，并且保持压实体4的基底表面7(其将形成将附接到所述钢制刀架3的硬质合金本体2的基底表面8)不含所述化合物和晶粒生长促进元素，其中所述化合物和所述晶粒生长促进元素是如下的类型：其将在压实体4的烧结时扩散到压实体4中并由此将引起在烧结的压实体中产生钴含量梯度，其中钴含量在远离已经施加了所述化合物和所述晶粒生长促进元素的表面的方向上增加。设置有所述化合物和所述晶粒生长促进元素的压实体4然后被烧结成所述硬质合金本体2，使得由于所引起的钴含量梯度的产生，在所述基底表面8处的钴含量变为等于或高于4.5重量％，压实体的钴含量与在基底表面8处的钴含量水平的比变为≥1.09，并且硬质合金本体2的所述基底表面8通过钎焊附接到钢制刀架3。通常，钎焊将不会被设想用于具有这样低平均含量的钴的本体，但是由于所述化合物和所述晶粒生长促进元素的惊人的牢固效果，在本体2的基底表面8处的钴含量惊人地高并且因此使得钎焊能够作为将本体附接到钢制刀架3的方式。利用控制本体的基底表面的钴含量的该技术，具有非常低的钴含量的本体可以通过钎焊附接到钢制刀架。根据压实体的设计和被压实体采用的所述化合物和晶粒生长促进元素的多少，平均钴含量可以低于5重量％或甚至低于4.5重量％.
如图2-4中示出的压实体4以及由压实体4形成的本体2是具有锥形尖端的圆柱形的。其通常可以被定义为旋钮形状的。压实体4的大体圆形的基底表面7并且因此本体2的基底表面8分别由与压实体4和本体2的尖端区域5、6相对置地定位的压实体4和本体2的底表面形成。压实体4的基底表面7和本体2的基底表面8通常为平坦的，但是如果钢制刀架3的设计需要的话或者由于其它设计相关的或功能相关的原因，其可以具有一些其它几何形状。
为了施加所述化合物和所述晶粒生长促进元素，包括所述化合物、所述晶粒生长促进元素和溶剂(合适地为水、乙醇或诸如聚乙二醇的聚合物)的浆料9被提供在罐10中，并且压实体4被浸入浆料9中，如图3中示出的那样。压实体4具有开口孔隙率，并且浆料9中的所述化合物和所述晶粒生长促进元素的颗粒具有这样的尺寸，即：使得所述化合物和所述晶粒生长促进元素的颗粒将通过由所述压实体4的孔隙产生的毛细力而引入到压实体4的所述孔隙内。施加所述化合物的其它原理是可能的，并且在前述的发明概述中已经提到过。
在举例说明的实施例中，所述化合物由Cr3C2的颗粒组成并且所述晶粒生长促进元素由呈煤烟形式的碳组成。如之前提到的，在本发明的范围内，其它替代是可行的。
为了实现足够的钴梯度，并且为了实现由于足够的钴梯度而在本体2的基底表面8处足够高的钴含量以使得能够通过钎焊将本体2附接到钢制刀架3，由压实体4采用的所述化合物和所述晶粒生长促进元素的量应高于关于压实体4的质量的预先确定的水平。然而，在压实体中引入所述化合物和所述晶粒生长促进元素的首要原因可以是控制在压实体4的随后烧结期间的碳化钨的晶粒尺寸，以便获得呈现由于较低的粘结剂含量(和略大的碳化钨晶粒)而具有较高硬度的尖端表面和在所述表面下方的具有较高的粘结剂含量的较韧性区域的本体。因此，这可以确定所添加的化合物和晶粒生长促进元素的量和所添加的化合物和晶粒生长促进元素对钴的置换效果。因此，为了促进在本体2的基底表面8处足够高的钴含量，压实体4的形状，特别是高度针对此进行设计。压实体4的高度应小于25毫米，优选地小于20毫米，优选地小于15毫米，并且更优选地小于10毫米。太高的圆柱形压实体将导致在其基底表面处不够高的钴含量。参考图4，对于具有高度h和具有直径为d的大体圆形的基底表面的圆柱形压实体，0.5＜h/d＜2。换句话说，其中钴从添加了所述化合物和晶粒生长促进元素的区域移位进入的压实体的质量应被限定为使得实现明显的钴梯度并且在所述基底表面处获得显著增加的钴含量。压实体的孔隙率可以在50％的区域中，由此，未烧结的压实体4的量度是烧结的压实体，即硬质合金本体2的量度的约1.2倍。
为了进一步促进在基底表面处产生高的钴含量，所述化合物和晶粒生长促进元素也可以被施加到压实体4的侧向表面11处。然而，如果一直施加到边缘12或侧向表面11和基底表面7之间的过渡区域，则所述化合物和晶粒生长促进元素可能在所述边缘12的区域或过渡区域中对基底表面7的钴含量具有负面效果。因此，优选的是，在与基底表面7相邻的侧向表面11的区域11’中，侧向表面11不被施加所述化合物和所述晶粒生长促进元素。图2-4示出了这样的区域的存在。
当所述压实体包括顶表面和侧向表面11以及所述基底表面7时，所述化合物和所述晶粒生长促进元素应被施加到顶表面和侧向表面的总面积的至少50％，优选地至少70％，并且最优选地至少80％。在类似于图2中示出的本体的旋钮状本体的情况下，尖端区域5限定圆化形或圆锥形的顶表面5。
图6示出了替代实施例的压实体13，其中所述压实体13具有大体板状的形状，具有宽度w、高度h和厚度t，并且其中0.2<h/w<2、t<w、2毫米<t<20毫米，并且所述基底表面14是所述压实体的较大侧面，并且所述尖端区域16包括所述压实体的相对置的较大侧面15的至少一部分。
图7示出了将所述化合物和晶粒生长元素施加到压实体13的哪个地方的替代方法。压实体13的尖端区域16(其将形成旨在用于与将通过所述刀具切削、钻凿、车削或破碎的材料接合的硬质合金本体的尖端区域)设置有所述化合物和晶粒生长促进元素。施加通过将压实体13浸入填充有浆料的罐(对应于图3中示出的罐10和浆料9)内来实现。根据压实体进入浆料的浸入角度α，其中α是压实体的与所述基底表面相对置的较大侧面之间的角度，施加可以被或多或少地集中于尖端区域16。图10示出了α为约45°的示例，并且仅限定所述尖端区域16的边缘区域设置有所述化合物和晶粒生长促进元素。图11示出了替代实施例，其中与所述基底表面14相对置的整个较大侧面15都已经通过使用约为0°的浸入角度α而设置有所述化合物和晶粒生长促进元素。侧向表面17的距离较大侧面15并且朝向压实体13的基底表面14的距离为x的部分已经设置有所述化合物和晶粒生长促进元素。压实体13具有与基底表面14相邻的侧向表面18。与基底表面14相邻的侧向表面的区域18’不被施加所述化合物和所述晶粒生长促进元素。在此情况下，应强调，不同于浸入浆料中的其它施加原理当然也能够设想用于所述化合物和晶粒生长促进元素的施加。然而，浸入浆料中已经被发现是相对可靠且相对不复杂的施加方式并且因此目前被建议作为优选的施加方法。
图9示出了通过烧结根据图7和图8公开的原理而设置有所述化合物和晶粒生长促进元素的压实体13形成的本体19。对应于压实体13的基底表面14的基底表面20通过钎焊附接到钢制刀架21。此外，与尖端区域所位于的端部相对置的本体19的端部区域可以通过钎焊附接到钢制刀架21。本体19和钢制刀架21一起限定刀具22。本体的尖端区域用23表示。
如之前关于图1-5中给出的圆柱形压实体和本体论述的那样，压实体的设计将对在本体19的基底表面20处获得足够高的钴含量的可能性具有影响。钴移位进入的压实体的质量应被限定。因此，对于具有图6中给出的设计的压实体，2毫米<t<20毫米。压实体中的平均钴含量越低，压实体的厚度相对较低就变得越重要，以便减少压实体(从施加了所述化合物和晶粒生长促进元素的区域移位进入压实体中的钴是较低的)的质量，使得在基底表面20处获得高的钴水平(等于或高于6重量％)。因此，t小于20毫米，优选地小于15毫米，并且更优选地小于10毫米，其中所述化合物和所述晶粒生长促进元素被施加在所述顶表面(此处为较大侧面15)的至少一部分上，优选地在整个顶表面上。压实体的孔隙率可以是在50％的区域中，由此，未烧结的压实体的量度是烧结的压实体，即硬质合金本体的量度的约1.2倍。
示例
在下面，给出了证明施加根据本发明的化合物和根据本发明的晶粒生长促进元素对包括碳化钨和钴的烧结压实体中的钴梯度具有出人意料地强的效果的示例。尽管在试验样品中的一些中的平均钴含量高于根据要求保护的本发明的平均钴含量，但是这些示例给出了非常清晰的描述，即：对于具有本发明所建议的平均钴含量的烧结压实体，可以在基底表面处预期到什么样的钴含量水平。因此，以下示例应被认为支持总的发明构思，即：在烧结压实体的基底表面处提供足够高的钴含量，包括对于硬质合金本体的不同形状，使得硬质合金本体可以通过钎焊，优选地通过感应钎焊而附接到钢制刀架。
粉末
在试验样品中使用的粉末通过喷雾干燥成为粒状，具有碳化钨、钴粘结剂和聚合物粘结剂组成的混合物，该混合物具有如下的碳平衡，即：使得在烧结之后在没有用晶粒生长促进剂和晶粒生长抑制剂进行坯体表面处理的情况下不存在eta相，并且同时具有补偿从上述处理吸收走的碳的碳平衡。
烧结
烧结在用于硬质金属的正常生产烧结条件下进行。
硬度测量
硬度测量利用可编程的硬度测试仪(KB Prüftechnik公司的KB30S)进行。未处理的样品作为参考。
钴浓度的估算
钴浓度的估算使用Roebuck等人[1]的已知的公式进行，该已知的公式将硬度与重量％Co和碳化钨晶粒尺寸dWC相关联。使用未处理的参考样品，通过使用已知的％Co和测量得到的硬度来评价碳化钨晶粒尺寸。最后，从处理的样品的测量得到的硬度值反算重量％Co。
HV5＝888-9.9％Co+[(229+532exp((6-％Co)/6.7))]/dWC 0.5 (公式1)
利用该方法的一个重要的近似法是利用恒定的碳化钨晶粒尺寸。碳化物晶粒尺寸受在处理的表面下方至处理的表面下方约2毫米-3毫米的区域中的处理的影响。然而，％Co的计算用于查看远离被处理的表面的钴的量。另一种近似法是忽略来自样品制备和热膨胀变化两者的残余应力。
为建立dWC而使用的每一个参考样品针对HV5进行十次测量。结果在表1中给出。
表1
等级 HV5(标准偏差) dWC(微米)公式1
5％Co 1502(12) 1.6
10％Co 1088(7) 3.0
6％Co 1383(6) 1.9
8％Co 1199(15) 2.6
示例1(圆柱形样品)
坯体(压实体)被粉末压制到50％孔隙率，成为具有12毫米总高度的12毫米直径的圆柱形本体(团块)。
该处理通过从顶部一直向下到顶部下方2/3(约8毫米)用保持碳化铬和游离碳的悬浮液涂覆本体来进行。这对应于大约投影表面积π2rh+πr2＝π*2*6*8+π*6*6＝415平方毫米(本体的处理的部分与具有半径r和高度h的圆柱体近似)。注意，没有考虑有效表面积(由于表面粗糙度而导致的真实的表面积)。
烧结的样品沿着其圆柱形中心线被切削并且然后在HV5测量之前被研磨和抛光。
对几个本体进行铬和钴的化学分析。在分析之前，在由在顶部下方2.3毫米处的切口限定的顶部块和由在底部上方1.5毫米处的切口限定的底部块中对本体进行切削。分析方法是Co％XRF：H12和Cr％XRF：HM12。结果在表2中给出。
表2(5.0％Co-等级)
位置 Co％ Cr％
顶部 4.17 0.33
底部 5.71 <0.10
从化学结果中实际上看出在底部中较高的Co浓度。
HV5数据和钴浓度的估算在图12和图13中重现。结果与上面的化学分析非常一致。因此，使用Roebuck等人的硬度、钴浓度和钨晶粒尺寸公式是合适的。差别部分地受以下影响，即：该化学分析给出被分析的整个部件的平均钴含量，而Roebuck等人的硬度方法给出在整个本体上的钴含量图。
C和Cr3C2的量分别约为5毫克和30毫克并且因此具体处理分别为0.012毫克/平方毫米和0.072毫克/平方毫米的C和Cr3C2。
图13示出了在最接近处理的表面的区域和距处理的表面最远的区域之间的钴浓度差为约1.8重量％。
示例2(具有锥体的圆柱形样品)
坯体(压实体)被粉末压制到50％孔隙率，成为具有25毫米总高度的带有圆锥形尖端的19毫米直径的圆柱形本体。
该处理通过从尖端一直向下到尖端下方20毫米用保持碳化铬和游离碳的悬浮液涂覆本体来进行。这对应于大约投影表面积πr(S+2h)＝π*9.5*(14.2+2*9.4)＝985平方毫米(本体的处理的部分与具有半径r和侧面S的锥体和具有半径r和高度h的圆柱体近似)。注意，没有考虑有效表面积。
对几个本体进行铬和钴的化学分析。在分析之前，在由在尖端下方6.5毫米处的切口限定的顶部块和由在底部上方3毫米处的切口限定的底部块中对本体进行切削。分析方法是Co％XRF：H12和Cr％XRF：HM12。结果在表3中给出。
表3(10％Co-等级)
位置 Co％ Cr％
顶部 9.27 0.14
底部 10.90 0.06
从化学结果中实际上看出在底部中较高的Co浓度。
烧结的样品沿着其圆柱形中心线被切削并且然后在HV5测量之前被研磨和抛光。HV5数据和钴浓度的估算在图14中重现。结果与上面的化学分析非常一致。因此，使用Roebuck等人的硬度、钴浓度和钨晶粒尺寸公式是合适的。差别部分地受以下影响，即：该化学分析给出被分析的整个部件的平均钴含量，而Roebuck等人的硬度方法给出在整个本体上的钴含量图。
C和Cr3C2的量分别约为12毫克和60毫克并且因此具体处理分别为0.012毫克/平方毫米和0.061毫克/平方毫米的C和Cr3C2。
图14示出了在最接近处理的表面的区域和距处理的表面最远的区域之间的钴浓度差为约2.2重量％。
示例3-5(矩形样品)
坯体(压实体)被粉末压制到50％孔隙率，成为15×15×6毫米的矩形样品。坯体根据图7示出的附图被浸入。烧结利用标准生产烧结炉来进行。样品在烧结之后被切削，随后被研磨、抛光和HV5测量。
示例3(6％Co)
该处理在约1*15*4+15*15＝285平方毫米的投影表面积上进行。C和Cr3C2的添加量分别是2.8毫克和14.0毫克并且因此具体处理分别为0.010毫克/平方毫米和0.049毫克/平方毫米。
6％Co等级的平面化处理的或浸入的样品示出：HV5在处理的侧面上最高并且在相对置的侧面上最低，参见图15。Co分布的计算示出处理的表面和相对置的表面之间的钴浓度的差为约1.8％。
示例4(8％Co)
该处理在约1*15*4+15*15＝285平方毫米的投影表面积上进行。C和Cr3C2的量分别是3.0毫克和15.1毫克并且因此具体处理分别为0.011毫克/平方毫米和0.053毫克/平方毫米。
8％Co等级的平面化处理的或浸入的样品示出：HV5在处理的侧面上最高并且在相对置的侧面上最低，参见图16。Co分布的计算示出处理的表面和相对置的表面之间的钴浓度的差为约2.2％。
示例5(8％Co)
该处理在约15*1.3*(1/cos60°+1/sin60°)+1.32/sin120°＝63平方毫米的投影表面积上进行。C和Cr3C2的量分别是0.6毫克和3.2毫克并且因此具体处理分别为0.010毫克/平方毫米和0.051毫克/平方毫米。
8％Co等级的边缘处理的或浸入的样品示出：HV5在处理的边缘处最高并且在相对置的侧面上最低，参见图17。Co分布的计算示出处理的表面和相对置的表面之间的钴浓度的差为约2.3％。
示例1-5的iso线图的概述
表4示出了在最靠近处理的表面的区域和最远离处理的表面的区域之间出现的钴浓度的差异(iso线图)的概述。
表4
结果与示例1(表2)和示例2(表3)的样品的化学分析非常一致。因此，使用Roebuck等人的硬度、钴浓度和钨晶粒尺寸公式来确定钴含量是合适的。
示例6(5％样品钎焊到钢上)
示例1的样品被钎焊到由EN 42CrMo4制成的直径为20毫米且厚度为5毫米的钢板上。在钎焊之前，利用钢晶粒对钢板进行喷砂处理。此后，在乙醇溶剂中，在超声波清洗器中清洗板。利用SiC砂砾对硬质合金样品进行喷砂处理并且也在此后在乙醇溶剂中在超声波清洗器中对硬质合金样品进行清洗。使用的钎焊材料也在乙醇溶剂中在超声波清洗器中进行清洗。
使用的钎焊材料：高温548(55％Cu、6％Ni、35％Zn、4％Mn)，具有880℃的固相线温度和920℃的液相线温度。
使用的助溶剂：Superior 609
组装程序：用助溶剂覆盖钎焊垫片。在钢上放置垫片且在顶部放置硬质合金盘。用助溶剂覆盖。
使用在环境条件下的感应钎焊。钎焊单元由两个20kW发生器组成，但是由于加热组件需要仅一个线圈(单个线圈)的原因而使用了仅一个发生器。频率根据保证快速加热的谐振频率而被调节到70kHz和450kHz之间。组件被加热至高达950℃(由两个高温计测量的温度)。在约15秒之后，钎焊熔化。在约10秒之后，让组件在空气中冷却到室温。
钎焊接合的强度是令人满意的。
引用文献
引用文献[1]“A national measurement good practice guide”,No.20,Mechanical tests for hardmetals，B Roebuck,M Gee,E G Bennet和R Morell,国家物理实验室，1999年。

Claims (21)

1.一种生产用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具(1、22)的方法，所述刀具包括附接到钢制刀架(3、21)的硬质合金本体(2、19)，其中所述方法包括以下步骤：
-通过以下方式提供所述硬质合金本体(2、19)：
-提供粉末混合物，
-将所述粉末混合物压实成压实体(4、13)，所述压实体(4、13)包括主要由碳化钨WC构成的硬质相和由钴组成的粘结剂，其中所述压实体(4、13)的钴含量处于钴含量水平(A)并且≤约5.5重量％，
-提供包括由碳或氮形成的碳化物或氮化物和对碳化钨具有晶粒生长抑制作用的元素的化合物，以及提供对WC具有晶粒生长促进作用的元素，
-将所述化合物和所述晶粒生长促进元素施加到所述压实体(4、13)的至少尖端区域(5、16)上，其中所述尖端区域(5、16)将形成旨在用于与将通过所述刀具(1、22)切削、钻凿或破碎的材料接合的所述硬质合金本体(2、19)的尖端区域(6、23)，并且保持所述压实体(4、13)的基底表面(7、14)不含所述化合物和所述晶粒生长促进元素，所述压实体的所述基底表面(7、14)将形成所述硬质合金本体的将附接到所述钢制刀架(3、21)的基底表面(8、20)，
-其中所述化合物和所述晶粒生长促进元素是如下的类型：其在所述压实体(4、13)的烧结时将扩散到所述压实体(4、13)中并且由此将引起在烧结的压实体(2、19)中产生钴含量梯度，其中钴含量在远离已经施加了所述化合物和所述晶粒生长促进元素的表面的方向上增加，
-将具有所述化合物和所述晶粒生长促进元素的所述压实体(4、13)烧结成所述硬质合金本体(2、19)，使得：由于钴含量梯度的所述感应产生的结果，在所述基底表面(8、20)处的、处于钴含量水平(B)的钴含量变为≥4.5重量％，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≥1.09，以及
-通过钎焊将所述硬质合金本体(2、19)的所述基底表面(8、20)附接到所述钢制刀架(1、22)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述基底表面(8、20)处的、处于钴含量水平(B)的钴含量变为≥5.0重量％。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，在所述基底表面(8、20)处的、处于钴含量水平(B)的钴含量变为≥6.0重量％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≥1.14。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述硬质合金本体(2、19)的所述尖端区域(6、23)具有处于钴含量水平(C)的≤4.5重量％的平均钴含量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，钴含量水平(B)与钴含量水平(C)的比≥1.2。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述硬质合金本体的、处于钴含量水平(A)的钴含量≤约5.0重量％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述压实体(4、13)包括顶表面和侧向表面(5、11；15、18)以及所述基底表面(7、14)，并且所述化合物和所述晶粒生长促进元素被施加到所述顶表面和侧向表面(5、11；15、18)的总面积的至少50％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述压实体(4、13)包括顶表面和侧向表面(5、11；15、18)，并且其中在与所述基底表面(7、14)相邻的所述侧向表面(11、18)的区域(11’、18’)中，所述侧向表面(11、18)未被施加所述化合物和所述晶粒生长促进元素。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述压实体(4、13)包括顶表面和侧向表面(5、11；15、18)以及所述基底表面，并且其中在所述顶表面(5、15)和与所述顶表面(5、15)相对置的所述基底表面(7、14)之间的距离小于25毫米，优选地小于15毫米，并且更优选地小于10毫米，并且其中所述化合物和所述晶粒生长促进元素被施加到所述顶表面(5、15)的至少一部分上。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，在所述化合物中，对WC具有晶粒生长抑制作用的元素是铬、钒、钽或铌中的任一种，并且所述晶粒生长促进元素是呈石墨形式的碳。
12.一种用于切削、钻凿或破碎固体材料的刀具(1、22)，其中-所述刀具(1、22)包括附接到钢制刀架(3、21)的硬质合金本体(2、19)，所述硬质合金本体(2、19)通过位于所述硬质合金本体(2、19)的基底表面(8、20)和所述钢制刀架(3、21)之间的钎焊接合而附接到所述钢制刀架(3、21)，
-所述硬质合金本体(2、19)包括主要由碳化钨WC构成的硬质相和由钴组成的粘结剂，其中所述硬质合金本体(2、19)的钴含量处于钴含量水平(A)并且等于或者小于约5.5重量％，并且其中
-所述硬质合金本体(2、19)在其中存在钴含量梯度，其中钴含量从尖端区域(6、23)朝向所述基底表面(8、20)增加到钴含量水平(B)并且在所述基底表面(8、20)处为至少4.5重量％，钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≥1.09。
13.根据权利要求12所述的刀具(1、22)，其中，在所述硬质合金本体(2、19)的所述基底表面(8、20)处，所述钴含量水平(B)为至少5.0重量％。
14.根据权利要求12-13中任一项所述的刀具(1、22)，其中，在所述硬质合金本体(2、19)的所述基底表面(8、20)处，所述钴含量水平(B)为至少6.0重量％。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的刀具(1、22)，其中，所述钴含量水平(B)与钴含量水平(A)的比≥1.14。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的刀具(1、22)，其中，硬质合金本体(2、19)的所述尖端区域(6、23)具有处于钴含量水平(C)的≤4.5重量％的平均钴含量。
17.根据权利要求16所述的刀具(1、22)，其中，所述钴含量水平(B)与钴含量水平(C)的比≥1.2。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的刀具(1、22)，其中，所述硬质合金本体的处于钴含量水平(A)的钴含量≤约5.0重量％。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的刀具(1、22)，其中，所述硬质合金本体(2)具有大体旋钮状的形状，具有直径为d的大体圆形的底表面，并且具有高度h，其中0.5<h/d<2，并且所述底表面限定所述基底表面(8)。
20.根据权利要求12-18中任一项所述的刀具(22)，其中，所述硬质合金本体(19)具有大体板状的形状，具有宽度w、高度h和厚度t，并且其中0.2<h/w<2、t<w、1.7毫米<t<17毫米，并且，所述基底表面(19)是所述本体的较大的侧面，并且所述尖端区域(23)包括所述本体的相对的较大侧面的至少一部分。
21.根据权利要求12-20中任一项所述的刀具(1、22)，其中，
-至少在所述硬质合金本体(2、19)的尖端区域(6、23)中，所述硬质合金本体(2、19)存在由于对WC具有晶粒生长促进作用的元素的升高的含量而具有升高的WC平均晶粒尺寸的外表面区域和在所述外表面区域下方的第二区域，其中在所述第二区域中，由于在第二区域中的对WC具有晶粒生长抑制作用的元素的升高的含量，WC平均晶粒尺寸小于在所述外表面区域中的平均晶粒尺寸，并且其中
-由于在所述硬质合金本体(2、19)中存在所述晶粒生长促进元素和所述晶粒生长抑制元素，所述硬质合金本体(2、19)在其中存在所述钴含量梯度。
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