CN112059191A - 切削工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种切削工具及其制造方法，该切削工具主要由金属陶瓷基体层和基体层外侧的碳化钨基硬质合金表面层所组成，所述金属陶瓷基体层中由以下百分含量的组分组成，5‑10wt.％的Co，2‑5wt.％粒径的Ni，10‑15wt.％的碳化钨，5‑10wt.％的钼，余量为碳氮化钛；所述碳化钨基硬质合金表面层由以下百分含量的组分组成，70.0‑80.0vol.％的碳化钨，5.0‑10.0vol.％碳氮化物，15.0‑20.0vol.％粘结相；其中，所述粘结相中Co的含量60‑70wt.％，Ni的含量20‑25wt.％，Cr的含量为8‑12wt.％，余量为Ti、W、Mo的至少一种。

Description

切削工具及其制造方法
技术领域
本发明涉及切削工具的技术领域，尤其是一种由硬质合金复合材料制备得到的切削工具及其制造方法。
背景技术
切削用刀具是装备制造工业的基础，而随着我国装备制造工业朝着高精度、高速切削、绿色干式切削以及降低成本等方向的不断发展，人们对于刀具也提出了越来越高的要求。而决定刀具在切削加工中效率、精度、切削表面质量的关键因素无疑是制造刀具用的材料。
硬质合金材料因其具有的高硬度、高强度、良好的高温性能和优秀的耐磨性能，被广泛应用于刀具、模具等各种高抗磨损工业技术领域。传统的硬质合金一般利用粉末冶金技术制备得到，具体是以高硬度难熔金属的碳化物如WC为主相成分，并加入Co或Ni等粘结相，压制成型后经烧结而成。然而由于Co在世界范围的储量都十分有限，是国家稀缺战略物资，加之世界工业发展对其需求量日益增大，导致Co的价格越来越高而极大地增加了硬质合金的生产成本。
作为传统的WC-Co硬质合金的替代，Ti(C，N)基金属陶瓷则是一类以Ti(C，N)粉或TiC与TiN的混合粉为硬质相主要原料，以Co或Ni等为粘接相原料，且通常还加入有WC、TaC、NbC、Mo2C、VC、Cr3C2等过渡族金属碳化物为添加剂经过粉碎、混合、压制、烧结所形成的复合材料，来用于制造切削工具。与传统的WC-Co硬质合金相比，Ti(C，N)基金属陶瓷具有高的红硬性、高的高温抗氧化性能、高的热导率等优势，这些性能使得Ti(C，N)基金属陶瓷更适于进行高速切削和对材料的精加工和半精加工，但是，Ti(C，N)基金属陶瓷的强韧性却比WC-Co硬质合金低，而较低的强韧性使得Ti(C，N)基金属陶瓷在刀具使用过程中非常容易出现崩刃等问题而缩短了刀具的使用寿命，从而极大地限制了它作为刀具材料的应用。
如何利用传统的WC-Co硬质合金和Ti(C，N)基金属陶瓷各自的优势，而尽量避免他们的劣势，开发一种复合的硬质合金烧结材料，从而提高刀具的切削性能和使用寿命，具有重要的研究意义和广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种切削工具及其制备方法，本发明的切削工具主要由金属陶瓷基体层和基体层外侧的碳化钨基硬质合金表面层所组成，其特征在于：
所述金属陶瓷基体层中由以下百分含量的组分组成，5-10wt.％的Co，2-5wt.％粒径的Ni，10-15wt.％的碳化钨，5-10wt.％的钼，余量为碳氮化钛；
所述碳化钨基硬质合金表面层由以下百分含量的组分组成，70.0-80.0vol.％的碳化钨，5.0-10.0vol.％碳氮化物，15.0-20.0vol.％粘结相；其中，所述粘结相中Co的含量60-70wt.％，Ni的含量20-25wt.％，Cr的含量为8-12wt.％，余量为Ti、W、Mo的至少一种。
进一步优选的，所述外侧的碳化钨基硬质合金表面层位于所述金属陶瓷基体层的两侧，并且每侧碳化钨基硬质合金表面层的厚度为切削工具整体厚度的0.15-0.25倍。
进一步优选的，所述金属陶瓷基体层与碳化钨基硬质合金表面层烧结后的在与各层平行方向的最大和最小收缩尺寸之差，与所述切削工具的厚度之比小于0.8％。
进一步优选的，在所述碳化钨基硬质合金表面层外涂布有2-3μm的(Ti，Al)N硬质膜。
本发明的目的还在于提供上述切削工具的制备方法，具体包括以下步骤，
1)准备碳化钨基硬质合金粉末原料，所述碳化钨基硬质合金粉末原料中，碳化钨的含量为70.0-80.0vol.％、碳氮化物的含量为5.0-10.0vol.％、粘结相的含量为15.0-20.0vol.％；同时，碳化钨的粒径为0.3-0.5μm、碳氮化物的粒径为0.1-0.4μm；所述粘结相中Co的含量60-70wt.％，Ni的含量20-25wt.％，Cr的含量为8-12wt.％，余量为Ti、W、Mo的至少一种
2)准备碳氮化物基金属陶瓷粉末原料，由以下百分含量的粉末原料混合制得，5-10wt.％粒径在1.0μm以下的Co，2-5wt.％粒径在2.5μm以下的Ni，10-15wt.％粒径在2.0μm以下的碳化钨，5-10wt.％粒径在2.0μm以下的钼，余量为1.0-2.0μm的碳氮化钛；
3)将所述碳化钨基硬质合金粉末原料和碳氮化物基金属陶瓷粉末原料置于切削工具模具中层压成型，以得到成型体，所述成型体中，每层碳化钨基硬质合金层的厚度为成型体总厚度的0.15-0.25倍；
4)将所述成型体在氮气保护条件下进行热压烧结，以得到硬质合金复合材料；所述热压烧结，是先将成型体以4-5℃/min的升温速度从室温加热至480-500℃，以脱除成型剂，随后在0.1kPa以下的真空条件下以8-10℃/min的升温速度升温至1220-1250℃，随后以25-30℃/min的升温速度升温至1300-1350℃，随后在1.3kPa的氮气保护条件随后以2-5℃/min的升温速度升温至1420-1450℃，随后继续烧结0.5-1小时。
进一步优选的，所述碳化钨基硬质合金中碳氮化物为含有Ti和W的复合碳氮化物，并且氮原子含量与(氮原子含量+碳原子含量)的比值在0.2-0.4范围内。
进一步优选的，所述混合制得，是将上述粉末原料先装入球磨罐中，按照球料比6:1装入磨球，并倒入乙醇溶剂进行球磨处理；并且，特别优选的，所述球磨处理为分段处理，第一段采用5-10mm直径的大磨球，球磨处理时间为0.5-1小时，第二段采用小直径的小磨球，球磨处理时间为1-5小时，并且小磨球与大磨球的直径比为0.10-0.15。
本发明相比于现有的切工工具产品，具有以下的优点：
1、通过碳化钨基硬质合金与碳氮化物基金属陶瓷的复合，发挥其各自的优势，从而使得切削工具获得了优异的强韧性配合。
2、通过优化碳化钨基硬质合金中的组分含量组成，并且控制碳化钨和碳氮化物的粒径尺寸，提高了碳化钨基硬质合金的致密度，获得了耐磨性、耐冲击性、韧性都非常优异的碳化钨基硬质合金。
3、通过优化碳氮化物基金属陶瓷中的组分含量组成，并且粉末的制备工艺，获得了碳氮化物硬质相与结合相界面间更好的结合力，从而显著了提高了碳氮化物基金属陶瓷的强韧性，从而提高切削工具的性能和使用寿命。
4、通过优化烧结工艺，提高了烧结复合材料的致密度和产品性能，减小了各层间的残余应力，提高了韧性和耐崩刃、耐冲击等性能。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中详细阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。
具体实施方式
实施例1
(1)准备碳化钨基硬质合金粉末原料，其中，所述碳化钨基硬质合金粉末原料中，碳化钨的含量为75.0vol.％、碳氮化物的含量为8.0vol.％、粘结相的含量为17.0vol.％；同时，碳化钨的平均粒径约为0.4μm、碳氮化物的平均粒径约为0.3μm；其中，所述碳氮化物为含有Ti和W的复合碳氮化物，并且氮原子含量与(氮原子含量+碳原子含量)的比值为0.3；其中，所述粘结相中Co的含量65wt.％，Ni的含量20wt.％，Cr的含量为10wt.％，Mo的含量5wt.％。
(2)准备碳氮化物基金属陶瓷粉末原料，其中，所述备碳氮化物基金属陶瓷粉末原料，由以下百分含量的粉末原料混合制得，8wt.％粒径在1.0μm以下的Co，3wt.％粒径在2.5μm以下的Ni，12wt.％粒径在2.0μm以下的碳化钨，7wt.％粒径在2.0μm以下的钼，70％粒径1.5μm的碳氮化钛；具体是，先准备好将上述粉末原料先装入球磨罐中，按照球料比6:1装入磨球，并倒入乙醇溶剂进行球磨处理；球磨处理为分段处理，第一段采用8mm直径的大磨球，球磨处理时间为1小时，第二段采用1mm直径的小磨球，球磨处理时间为4小时，随后加热干燥。
(3)将(1)中的碳化钨基硬质合金粉末原料和(2)中的碳氮化物基金属陶瓷粉末原料均加入石蜡油成型剂后置于切削工具模具中，施加150MPa的压力层压成型，以得到碳氮化物基金属陶瓷为中间层基体、上下两侧为碳化钨基硬质合金表面层的成型体，其中两层碳化钨基硬质合金层各为成型体总厚度的0.2倍。
(4)将成型体以5℃/min的升温速度从室温加热至480℃，以脱除成型剂，随后在0.1kPa以下的真空条件下以10℃/min的升温速度升温至1250℃，随后以30℃/min的升温速度升温至1350℃，随后在1.3kPa的氮气保护条件随后以2℃/min的升温速度升温至1450℃，随后继续烧结1小时。
接下来，对本发明的技术方案进行详细的阐释：
首先，提供用作切削刀具等硬质合金复合材料的表层刃面材料碳化钨基硬质合金，其中以碳化钨为主要组成，碳化钨的含量至少超过70vol.％，碳化钨含量过低会使得碳氮化物和粘结相过多从而导致难以控制碳化钨的晶粒长大进而导致硬质合金的硬度过低，但其含量也不能过高，如果超过80vol.％，由于碳氮化物和粘结相太少而会导致韧性太差；同时，碳化钨的粒径应当控制在0.3-0.5μm，如果碳化钨的粒径进一步降低，会导致烧结过程中晶粒容易长大而使得烧结成型困难，反之，碳化钨的粒径过大，会直接导致烧结成品中碳化钨相过于粗大而使得硬质合金的强度和硬度都无法达到要求，碳化钨的粒径控制非常重要，是决定碳化钨基硬质合金烧结致密度和强韧性的关键因素。碳化钨基硬质合金中的碳氮化物优选为含有Ti和W的复合碳氮化物，碳氮化物可以显著提高碳化钨基硬质合金的耐磨性能、特别是耐粘着摩擦性能，同时碳氮化物还能抑制碳化钨晶粒的长大从而提高硬质合金的强度和硬度，为发挥上述作用，碳氮化物的含量至少为5vol.％以上，但是其含量也不宜过高，否则由于碳化钨的相对量变少反而会削弱其抑制碳化钨晶粒长大的效果；同时，碳氮化物的粒径应当控制在0.1-0.4μm，如果碳氮化物的粒径进一步降低，会导致烧结过程中晶粒容易长大而使得烧结成型困难，反之，碳氮化物的粒径过大，会直接导致烧结成品中碳氮化物相过于粗大而使得硬质合金的强度和硬度都无法达到要求，同样的，碳氮化物的粒径控制也非常重要，是决定碳化钨基硬质合金烧结致密度和强韧性的关键因素；此外，碳氮化物中氮原子含量与(氮原子含量+碳原子含量)的比值优选控制在0.2-0.4范围内，该比值如果过低，会导致碳氮化物抑制碳化钨以及自身晶粒长大的效果不充分，但是如果比值过高，则会导致烧结性能降低而降低硬质合金的烧结致密度进而影响产品的强韧性等性能。碳化钨基硬质合金中粘结相以Co为主，Co可以提高硬质合金的耐热性、韧性、表面镀覆性等性能，为了发挥Co的上述作用，其含量不能过低，至少超过粘结相中60wt.％，但也不宜过高，因为Co是战略性元素，价格昂贵，可以与Ni粘结相结合使用，Ni的含量例如可以为20-25wt.％；此外，为提高碳化钨基硬质合金的强度和硬度，抑制硬质合金中碳化钨和碳氮化物的晶粒长大，还在粘结相中加入适量的Cr，例如至少8wt.％，当然也不宜太高甚至超过12％，否则Cr难以固溶甚至产生游离相而降低合金韧性；粘结相中还可添加Ti、W、Mo等元素以提高硬质相与结合相的润湿性，从成本和效果考虑，优选添加适量的Mo，其不但成本较低，还可以提高粉末的烧结性能。
随后，提供用作刀具等硬质合金复合材料的基体材料碳氮化物基金属陶瓷粉末。碳氮化物基金属陶瓷粉末主要由碳氮化钛组成，碳氮化物基金属陶瓷粉末硬度高、耐磨性能优异，但是其韧性不足，在刀具等产品使用过程中极容易发生崩刃、折断等缺陷而导致产品失效，为此在碳氮化物基金属陶瓷粉末中加入碳化钨，碳化钨能够提高碳氮化钛硬质相与粘结相的润湿性、提高硬质相的高温强度并抑制崩刃等缺陷发生，为发挥上述作用，碳化钨的含量应至少为10wt.％，但如果其含量过高，会导致金属陶瓷中Ti的含量偏低，从而劣化金属陶瓷耐磨性能；同时碳化钨的粒径应小于2μm，否则在混粉过程中难以充分混合均匀进而导致烧结后硬质相的组成不均匀而影响烧结产品性能。碳氮化物基金属陶瓷粉末中的粘结相主要由Co和Ni所组成，其中Co的含量为5-10wt.％，Ni的含量为2-5wt.％，粘结相的含量过低将使得金属陶瓷的韧性严重不足，但粘结相的含量过高则会造成金属陶瓷的急剧软化而难以满足切削刀具等产品的硬度要求；同时，优选Co与Ni的比值在2-3的范围，因为该比值过低，会导致在复合材料烧结过程中Ni容易扩散至碳化钨基硬质合金层而导致碳化钨基硬质合金层高温硬度的降低，而该比值过高，又会导致金属陶瓷的韧性不够而导致复合材料容易破损；此外，Co的粒径应该控制在1μm以下，Ni的粒径控制在2.5μm以下，超过上述限定在混合过程中容易导致粘着而影响混合均匀。碳氮化物基金属陶瓷粉末还含有适量的Mo以提高硬质相与结合相的润湿性，并提高金属陶瓷的烧结性能，为发挥上述作用，Mo的添加量至少为5wt.％，但其含量也不能超过10wt.％，否则其可能固溶入硬质相中而导致金属陶瓷的强度和硬度降低，并且为了混合需要，其粒径应该控制在2μm以下。碳氮化钛作为碳氮化物基金属陶瓷粉末的主成分和硬质相，其粒径应控制在1μm以上，因为虽然粒径越小越能够使其获得高强硬性而具有好的耐磨性，但过小的粒径会导致烧结时难以致密化，从而产生微孔，当然其粒径也不能过大，过大粒径的碳氮化钛会导致最终粗大粒子相的残存，从而降低金属陶瓷的强度、耐磨性等性能。对于金属陶瓷粉末的制备工艺，优选采用球磨的破碎和细化处理工艺，例如将粉末原料装入球磨罐中，按照球料比6:1装入磨球，并倒入乙醇溶剂进行球磨处理，特别注意的，本发明中需要采用两段式球磨处理，第一段采用5-10mm直径的大磨球，第一段球磨的主要目的是对初始材料实施破碎处理，因为直径小于5mm的磨球，其破碎力无法满足要求，不能达到产生足够新生面的破碎要求，但如果直径超过10mm，破碎后的粉末易于发生二次凝集从而残存粗大粒子而不能达到第一段球磨的目的，球磨处理时间为0.5-1小时即基本可以达到破碎目的；第二段采用小直径的小磨球，第二段球磨的目的是对凝集的二次粒子再次形成破碎，这样能够显著减少在金属陶瓷烧结后硬质相与硬质相之间的结合界面，从而获得更多的硬质相与粘结相的结合界面，使得金属陶瓷具有优异的强韧性，为了达到第二段球磨的目的，小磨球的直径应当满足小磨球与大磨球的直径比为0.10-0.15，因为小磨球的尺寸如果比上述限定再小，将难以产生足够的破碎力以破坏凝集的二次粒子，而小磨球的尺寸如果再大，则难以对大磨球间隙产生的凝集二次粒子形成有效的碾压和碰撞，从而无法达到目的，第二段球磨处理时间为1-5小时才能充分对凝集二次粒子形成破碎细化。
将准备好的碳化钨基硬质合金粉末原料和碳氮化物基金属陶瓷粉末原料置于模具中层压成型，以得到成型体，并不需要特别的限定，按照现有技术中常规处理即可，例如加入石蜡油成型剂后置于模具，施加150MPa的压力层压成型，以得到成型体。对于成型体中各层的厚度有着严格的要求，其中碳化钨基硬质合金层的厚度应当在成型体总厚度的0.15-0.25倍范围内，过低的碳化钨基硬质合金层厚度，会导致韧性欠佳的碳氮化物基金属陶瓷基体层承受过大的负荷而过早发生崩刃等缺陷，但其厚度也不能过大，否则会减小碳化钨基硬质合金层的残余压缩应力，从而降低切削工具的耐崩刃性和耐缺损性等性能。
随后的热压烧结，优选采用分段加热的方式，首先是以较慢的升温速率，例如4-5℃/min将石蜡油等成型剂充分脱除，随后采用不同阶段的升温和烧结，例如在0.1kPa以下的真空条件下以8-10℃/min的升温速度升温至1220-1250℃，随后以25-30℃/min的升温速度升温至1300-1350℃在1.3kPa的氮气保护条件下烧结1-1.5小时，随后以8-10℃/min的升温速度升温至1420-1450℃继续烧结0.5-1小时，如此热压烧结能够有效的抑制碳化钨基硬质合金层与碳氮化物基金属陶瓷层在烧结过程中二者不同的收缩率导致的复合材料的劣化。
此外，在形成切削工具后，还可以采用PVD等工艺，在表面涂布2-3μm的(Ti，Al)N硬质膜。
实施例2
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳化钨基硬质合金粉末原料中碳化钨的含量为85％、粘结相的含量为10％、复合碳氮化物的含量为5％，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例3
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳化钨基硬质合金粉末原料中碳化钨的含量为70％、粘结相的含量为10％、复合碳氮化物的含量为20％，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例4
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳化钨基硬质合金粉末原料中碳化钨的粒径为0.1μm、复合碳氮化物的粒径为0.1μm，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例5
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳化钨基硬质合金粉末原料中复合碳氮化物中氮原子含量与(氮原子含量+碳原子含量)的比值为0.5，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例6
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳化钨基硬质合金粉末原料中粘结相中Co为65wt.％，Ni的含量25wt.％，Cr的含量为4wt.％，Mo的含量6wt.％，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例7
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳化钨基硬质合金粉末原料中粘结相中Co为68wt.％，Ni的含量22wt.％，Cr的含量为10wt.％，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例8
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳氮化物基金属陶瓷粉末成分为，7wt.％的Co，2wt.％的Ni，20wt.％的碳化钨，6wt.％的钼，65％的碳氮化钛，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例9
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳氮化物基金属陶瓷粉末成分为，5wt.％的Co，5wt.％的Ni，13wt.％的碳化钨，7wt.％的钼，70％的碳氮化钛，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例10
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳氮化物基金属陶瓷粉末中碳氮化钛的粒径为0.5μm，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例11
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了碳化钨基硬质合金层的厚度为成型体总厚度的0.1倍，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例12
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了大磨球的直径为10mm、小磨球的直径为3mm，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
实施例13
与实施例1的主要不同之处在于，其调整了烧结工艺，具体是以20℃/min的升温速度直接从室温升温至1450℃进行热压烧结，其余的原料及工艺条件均与实施例1相同。
将上述实施例1-13制备得到的切削工具，进行以下实验测试，以得到并评价复合材料的各项性能，结果列于表1。
(1)相对密度
相对密度，是将气体置换法测得的密度与将复合材料粉碎至过200目筛的粉末密度的比值乘以100％，单位：％，该相对密度的值越大，说明复合材料烧结后的致密度越高。
(2)耐冲击性
将复合材料加工为切削工具，对42CrMo钢材进行切削，切削速度200m/min，切削量为2mm，进给量0.5mm/转，以切削工具出现明显崩刃或者破损等缺陷时完成的加工长度作为评价标准，单位：m，该加工长度值越大，说明复核材料的耐冲击性越好。
(3)耐磨损性
将复合材料加工为切削工具，对42CrMo钢材进行切削，切削速度250m/min，切削量为2mm，进给量0.1mm/转，以切削工具刀尖磨损量达到0.1mm时完成的加工长度作为评价标准，单位：m，该加工长度值越大，说明复核材料的耐磨损性越好。
(4)最大和最小收缩尺寸差值与切削工具厚度的比值
测量在与切削工具的各层平行方向的最大和最小收缩尺寸之差，与该切削工具的总厚度的比值，将该比值乘以100％，单位：％，该数值越小，表明各层收缩偏差幅度越小，表明各层间的残余应力越小。
表1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
相对密度(％) 98.5 97.4 92.9 86.4 88.5 93.7 91.3 96.8 97.3 90.6 93.5 94.0 89.6
耐冲击性(m) 15.3 7.6 11.6 8.8 9.4 10.6 12.6 14.7 12.6 11.5 8.2 10.4 9.9
耐磨损性(m) 17.5 11.8 11.4 9.2 9.0 9.3 15.1 8.6 10.7 12.4 9.7 11.1 10.3
收缩差/厚度(％) 0.7 0.8 1.0 1.3 0.8 0.7 1.2 0.9 1.1 1.3 1.2 0.9 1.4
综上，满足本发明优选制造方法得到的切削工具，具有优异的烧结密度，并且兼具了碳化钨硬质合金和碳氮化钛金属陶瓷的强韧性，具有优异的耐冲击性能和抗磨损性能，能够满足苛刻切削条件下得使用。
虽然本发明通过上述实施例来说明本发明铝合金材料的性能，但本发明并不局限于上述实施例，上述仅仅是在发明人研发过程中提供的有代表性的实施例。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料和工艺参数的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种切削工具，主要由金属陶瓷基体层和基体层外侧的碳化钨基硬质合金表面层所组成，其特征在于：
所述金属陶瓷基体层中由以下百分含量的组分组成，5-10wt.％的Co，2-5wt.％粒径的Ni，10-15wt.％的碳化钨，5-10wt.％的钼，余量为碳氮化钛；
所述碳化钨基硬质合金表面层由以下百分含量的组分组成，70.0-80.0vol.％的碳化钨，5.0-10.0vol.％碳氮化物，15.0-20.0vol.％粘结相；其中，所述粘结相中Co的含量60-70wt.％，Ni的含量20-25wt.％，Cr的含量为8-12wt.％，余量为Ti、W、Mo的至少一种。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于：
所述外侧的碳化钨基硬质合金表面层位于所述金属陶瓷基体层的两侧，并且每侧碳化钨基硬质合金表面层的厚度为切削工具整体厚度的0.15-0.25倍。
3.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于：所述金属陶瓷基体层与碳化钨基硬质合金表面层烧结后的在与各层平行方向的最大和最小收缩尺寸之差，与所述切削工具的厚度之比小于0.8％。
4.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于：在所述碳化钨基硬质合金表面层外涂布有2-3μm的(Ti，Al)N硬质膜。
5.一种切削工具的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
1)准备碳化钨基硬质合金粉末原料，所述碳化钨基硬质合金粉末原料中，碳化钨的含量为70.0-80.0vol.％、碳氮化物的含量为5.0-10.0vol.％、粘结相的含量为15.0-20.0vol.％；同时，碳化钨的粒径为0.3-0.5μm、碳氮化物的粒径为0.1-0.4μm；所述粘结相中Co的含量60-70wt.％，Ni的含量20-25wt.％，Cr的含量为8-12wt.％，余量为Ti、W、Mo的至少一种
2)准备碳氮化物基金属陶瓷粉末原料，由以下百分含量的粉末原料混合制得，5-10wt.％粒径在1.0μm以下的Co，2-5wt.％粒径在2.5μm以下的Ni，10-15wt.％粒径在2.0μm以下的碳化钨，5-10wt.％粒径在2.0μm以下的钼，余量为1.0-2.0μm的碳氮化钛；
3)将所述碳化钨基硬质合金粉末原料和碳氮化物基金属陶瓷粉末原料置于切削工具模具中层压成型，以得到成型体，所述成型体中，每层碳化钨基硬质合金层的厚度为成型体总厚度的0.15-0.25倍；
4)将所述成型体在氮气保护条件下进行热压烧结，以得到硬质合金复合材料；所述热压烧结，是先将成型体以4-5℃/min的升温速度从室温加热至480-500℃，以脱除成型剂，随后在0.1kPa以下的真空条件下以8-10℃/min的升温速度升温至1220-1250℃，随后以25-30℃/min的升温速度升温至1300-1350℃，随后在1.3kPa的氮气保护条件随后以2-5℃/min的升温速度升温至1420-1450℃，随后继续烧结0.5-1小时。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
所述碳化钨基硬质合金中碳氮化物为含有Ti和W的复合碳氮化物，并且氮原子含量与(氮原子含量+碳原子含量)的比值在0.2-0.4范围内。
7.根据权利要求5所述的切削工具，其特征在于：
所述混合制得，是将上述粉末原料先装入球磨罐中，按照球料比6:1装入磨球，并倒入乙醇溶剂进行球磨处理；并且，特别优选的，所述球磨处理为分段处理，第一段采用5-10mm直径的大磨球，球磨处理时间为0.5-1小时，第二段采用小直径的小磨球，球磨处理时间为1-5小时，并且小磨球与大磨球的直径比为0.10-0.15。
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