PL178269B1 - Korpus kompozytowy cermetaliczny i sposób wytwarzania korpusu kompozytowego cermetalicznego oraz końcówka tnąca do narzędzia tnącego z korpusem kompozytowym cermetalicznym i narzędzie tnące z korpusem kompozytowym cermetalicznym - Google Patents

Abstract

1. Korpus kompozytowy cermetaliczny, majacy pier-- wszy segment, zawierajacy pierwszy skladnik ceramiczny i pierwsze spoiwo oraz co najmniej jeden drugi segment, za- wierajacy drugi skladnik ceramiczny i drugie spoiwo, zna- mienny tym, ze pierwszy skladnik ceramiczny pierwszego segmentu (102,210,414,614) zawiera ziarna, których sred- ni rozmiar jest zawarty w zakresie od okolo 0,5 µ m do okolo 8 µm, a zawartosc pierwszego spoiwa w pierwszym segmen- cie (102,210,414,614) wynosi okolo 5% do okolo 10% wa- gowych, zas drugi skladnik ceramiczny co najmniej jednego drugiego segmentu (103,211,212,413,613) zawiera ziarna, których sredni rozmiar jest mniejszy niz sredni rozmiar zia- ren pierwszego skladnika ceramicznego pierwszego seg- mentu (102,210,414,614), a zawartosc drugiego spoiwa w drugim skladniku ceramicznym co najmniej jednego drugie- go segmentu (103,211,212, 413, 613), jest wieksza niz za- wartosc pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie (102, 210,414,614), przy czym pierwszy segment (102,210,414, 614) i co najmniej jeden drugi segment (103,211,212,413, 613) sa co najmniej czesciowo oddzielone co najmniej jedna samoczynnie utworzona powierzchnia graniczna (104,417, 617) przy czym na powierzchni graniczna (104, 417, 617) wystepuje skokowa zmiana zawartosci spoiwa w pierwszym segmencie (102,210,414,614) i w co najmniej drugim seg- mencie (103,211,212,413,613). Fig. 1 ( 1 2 ) OPIS PATENTOWY ( 1 9 ) PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest korpus kompozytowy cermetaliczny, sposób wytwarzania korpusu kompozytowego cermetalicznego, końcówka tnąca do narzędzia tnącego z korpusem kompozytowym cermetalicznym narzędzie tnące z korpusem kompozytowym cermetaliczny.

Cermetal jest terminem stosowanym do opisania materiału monolitycznego złożonego ze składnika ceramicznego i składnika wiążącego. Składnik ceramiczny zawiera składni niemetaliczny albo metaloid. Składnik ceramiczny korzystniejest połączony w dwóch albo trzech wymiarach. Składnik wiążący zawiera metal albo stop i jest generalnie połączony w trzech wymiarach. Składnik wiążący spaja składnik ceramiczny w celu wytworzenia materiału monolitycznego. Każda z właściwości cermetali monolitycznych wywodzi się od wzajemnego oddziaływania cech charakterystycznych składnika ceramicznego i cech charakterystycznych składnika wiążącego.

Rodzina cermetali jest określona jako cermetale monolityczne składające się z konkretnego składnika ceramicznego połączonego z konkretnym składnikiem wiążącym. Przykładem rodziny jest węglik wolframu spojony za pomocą stopu kobaltu (rodzina WC-Co, węglik spiekany). Właściwości rodziny cermetali mogąbyć dostosowywane, na przykład, poprzez regulację ilości, cech indywidualnych, albo ilości i cech indywidualnych każdego składnika oddzielnie albo razem. Jednak polepszenie właściwości jednego materiału niezmiennie pogarsza inną. Kiedy, na przykład, w rodzinie WC-Co polepsza się odporność na ścieranie, pogarsza się odporność na pękanie. Tak więc w kształtowaniu monolitycznych węglików spiekanych ma miejsce nie kończący się cykl, który obejmuje polepszaniejednej właściwości materiału kosztem innej.

Pomimo tego, monolityczne węgliki spiekane są stosowane w wyposażeniu wystawionym na agresywne ścieranie, uderzenia, albo oba te elementy. Jednak, zamiast wytwarzania całego sprzętu z monolitycznych węglików spiekanych, jedynie wybrane części sprzętu zawierają monolityczny węglik spiekany. Części te są wystawione na agresywne ścieranie, uderzenia albo oba te elementy. W pewnym sprzęcie część z węglika spiekanego posiada określony profil, który powinien być zdolny do utrzymywania maksymalnej skuteczności sprzętu. Kiedy określony profil się zmienia, skuteczność sprzętu się zmniejsza. Jeśli wyposażenie jest stosowane do skrawania elementu obrabianego, część usuniętych, nadających się do użytku fragmentów elementu obrabianego się zmniejsza wraz z odbieganiem profilu węglika spiekanego od profilu określonego.

178 269

Na przykład, kiedy zmieniają się określone profile ostrzy tnących z węglika spiekanego stosownych w maszynie górniczej pracującej w sposób ciągły, ostre ostrza tnące z węglika spiekanego przekształcają się w tępe ostrza z węglika spiekanego, uderzające w pokład węgla i wytwarzające pył, miał węglowy i hałas, a nie pożądany węgiel gruboziarnisty. Podczas zużywania narzędzia, moc dostarczana przez silnik napędzający maszynę górniczą pracującą w sposób ciągły także musi być zwiększona.

Jedno rozwiązanie przeciwdziałające zmianie określonego profilu obejmuje przerywanie używania sprzętu i zmianę profilu węglika spiekanego. Jest to kosztowne, z powodu niewykorzystywania sprzętu podczas zmiany profilu. Inne rozwiązanie obejmuje zeskrobywanie zużytej części węglika spiekanego i wkładanie nowego węglika spiekanego. Jest to także kosztowne z powodu niewykorzystywania sprzętu podczas ponownego instalowania i zeskrobywani węglika spiekanego. Gdyby węgliki spiekane były tak wykonane, że ich określone profile byłyby utrzymane, na przykład poprzez samoostrzenie, korzyści ekonomiczne i techniczne byłyby znaczne.

Rozwiązaniem problemu ciągłego cyklu regulowaniajednej właściwości cermetalu monolitycznego kosztem innej jest połączenie kilku cermetali monolitycznych w celu wytworzenia wielosegmentowego wyrobu cermetalicznego. Na świecie podjęto liczne próby udoskonalenia wielosegmentowych wyrobów z węglików spiekanych. Znane są liczne publikacje opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki i zagranicznych dotyczących tematu. Część z wielu opisów patentowych USA i zagranicznych obejmuje: opisy patentowe USA nr 2,888,247; 3,090,895; 4,194,790; 4,359,355; 4,427,098; 4,722,405; 4,743,515; 4,820,482; 4,854,405; 5,074,623; 5,333,520; oraz 5,335,738; oraz zagraniczne opisy patentowe nr DE-A-3 519; Gb-A 806 406; EP-A-0 11 600; DE-A-3 005 684; DE-A-3 519 738; FR-A-2 343 885; GB-A-1 115 908; GB-A-2 017 153; oraz EP-A-0 542 704.

Pomimo dużej liczby proponowanych rozwiązań, niejest handlowo dostępny żaden wyrób z wielosegmentowego węglika spiekanego. Dalej, nie ma satysfakcjonujących sposobów wytwarzania wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych. Ponadto, nie ma satysfakcjonujących samo-ostrzących wyrobów z węglików spiekanych, nie biorąc pod uwagę wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych. Ponadto, niema satysfakcjonujących sposobów wytwarzania wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych, które są ponadto samo-ostrzące.

Część publikacji przedstawia jedynie „eksperymenty myślowe” i życzenia, gdyż nie zdołano opracować sposobów wytwarzania takich wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych. Inne publikacje przedstawiają sposoby skomplikowane.

W znanych sposobach wytarzania wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych, wstępnej obróbce poddaje się składniki początkowe i/lub geometrię bryły niespieczonej.

Na przykład, znany jest sposób wytwarzania wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych, w którym składniki początkowe stosowane do wytwarzania wyrobu z wielosegmentowego węglika spiekanego niezależnie formuje się jako bryły niespieczone. Niezależnie uformowane bryły niespieczone spieka się oddzielnie i, po oszlifowaniu, łączy się, na przykład poprzez lutowanie, lutowanie twarde albo pasowanie skurczone, w celu wytworzenia wyrobu z wielosegmentowego węglika spiekanego.

W innym znanym sposobie wytwarzania wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych, niezależnie uformowane bryły niespieczone składa się razem, a następnie spieka się. Różne kombinacje tych samych składników, które zawierają niezależnie uformowane bryły niespieczone różnie reagują na spiekanie. Każda kombinacja składników kurczy się w sposób unikalny. Każda kombinacja składników inaczej reaguje na temperaturę spiekania, czas, atmosferę, albo dowolne połączenie tych wartości. Jedynie kompleksowa obróbka wstępna matryc do kształtowania i, w ten sposób, wymiarów brył niespieczonych umożliwia składanie, po którym następuje spiekanie. W celu umożliwienia obróbki wstępnej, wymagana jest rozległa baza danych obejmująca dane dla różnych temperatur, czasy, atmosfery, albo dowolne połączenia tych wielkości. Stworzenie i uzupełnianie takiej bazy danych charakteryzuje się wygórowanymi kosztami. W celu uniknięcia tych kosztów stosuje się starannie wykonane wyposażenie kontro8

178 269 lujące proces. Jednak jest to także zbyt kosztowne. Ponadto, kiedy stosuje się starannie wykonane wyposażenie kontrolujące proces, niewielkie odchylenia od zalecanych parametrów procesu powodują powstawanie braków'.

Znany jest sposób wytwarzania wyrobów z wielosegmentowych węglików spiekanych, w którym spieka się substechiometryczne wyroby z monolitycznych węglików spiekanych. Ich składy charakteryzują się niedoborem węgla i dlatego węgliki spiekane zawierają fazę eta. Wyroby z monolitycznych węglików spiekanych następnie wystawia się na środowisko nawęgląjące, które oddziałowuje eliminując fazę eta z obwodu każdego wyrobu. Sposób ten, oprócz wstępnej obróbki składników, wymaga pośrednich etapów procesowych i wyposażenia nawęgląjącego. Ponadto, wynikowe wyroby z wielosegmentowych węglików spiekanych dostarczają jedynie niewielkich korzyści, ponieważ kiedy nawęglony segment obwodowy się zużywa, ich użyteczność się kończy.

Z powyższych powodów, istnieje zapotrzebowanie na korpus kompozytowy cermetaliczny, które może być wytwarzane w tani sposób. Istnieje też zapotrzebowanie na wyroby z wielosegmentowych węglików spiekanych, które sąponadto samoostrzące i mogąbyć wytwarzane w tani sposób.

Korpus kompozytowy cermetaliczny, według wynalazku, mający pierwszy segment, zawierający pierwszy składnik ceramiczny i pierwsze spoiwo oraz co najmniej jeden drugi segment, zawierający drugi składnik ceramiczny i drugie spoiwo, charakteryzuje się tym, że pierwszy składnik ceramiczny pierwszego segmentu zawiera ziarna, których średni rozmiar jest zawarty w zakresie od około 0,5 pm do około 8 pm, a zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie wynosi około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi składnik ceramiczny co najmniej jednego drugiego segmentu zawiera ziarna, których średni rozmiarjest mniejszy niż średni rozmiar ziaren pierwszego składnika ceramicznego pierwszego segmentu, a zawartość drugiego spoiwa w drugim składniku ceramicznym co najmniej jednego drugiego segmentu jest większa niż zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie. Pierwszy segment i co najmniej jeden drugi segment są co najmniej częściowo oddzielone co najmniej jedną samoczynnie utworzoną powierzchnią graniczną, przy czym na powierzchni graniczna występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa w pierwszym segmencie i w co najmniej drugim segmencie.

Powierzchnia graniczna co najmniej częściowo przecina co najmniej jedną zewnętrznąpowierzchnię korpusu kompozytowego cermetalicznego.

Pierwszy składnik ceramiczny pierwszego segmentu i drugi składnika ceramiczny drugiego segmentu' zawiera co najmniej jeden składnik z borków, węglików, azotków, tlenków, krzemków, lub ich mieszanin, roztworów i ich kombinacji.

Pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu z grup 3,4,5 i 6 według IUPAC. Pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny zawiera co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu spośród Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo i W. Pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny stanowi korzystnie węglik wolframu.

Drugi średni rozmiar ziaren w co najmniej jednym drugim segmencie wynosi od około 0,5 pm do około 8 pm, korzystnie od około 1 pm do około 5 pm, a szczególnie korzystnie od około 2 pm do około 5 pm.

Pierwsze spoiwo pierwszego segmentu i drugie spoiwo drugiego segmentu zawierają co najmniej jeden metal z grup 8, 9 i 10 według IUPAC, ich mieszaniny, stopy i ich kombinacje.

Pierwsze spoiwo pierwszego segmentu i drugie spoiwo drugiego segmentu zawierają co najmniej jeden metal spośród żelaza, niklu, kobaltu, ich mieszanin i ich stopów. Korzystnie, pierwsze spoiwo pierwszego segmentu i drugie spoiwo drugiego segmentu zawierają kobalt i jego stopy.

Pierwsze spoiwo pierwszego segmentu ma średnią drogę swobodną od około 0,5 pm do około 2,5 pm. Drugie spoiwo co najmniej jednego drugiego segmentu ma średnią drogę swobodną od około 0,5 pm do około 1,5 pm.

178 269

Zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie wynosi około 5,5% do około 8% wagowych. Stosunek objętości pierwszego segmentu do objętości co najmniej jednego drugiego segmentu wynosi od około 0,25 do około 4. Twardość pierwszego segmentu jest mniejsza niż twardość co najmniej jednego drugiego segmentu.

Na powierzchni granicznej występuje skokowa zmiana średniej wielkości ziarna węglika wolframu pomiędzy pierwszym segmentem i co najmniej jednym drugim segmentem.

Sposób wytwarzania korpusu kompozytowego cermetalicznego, według wynalazku polega na tym, że przygotowuje się pierwszą mieszankę proszkową, zawierającą pierwszy składnik ceramiczny o dobranym pierwszym średnim rozmiarze ziaren, oraz pierwsze spoiwo w dobranej ilości oraz przygotowuje się co najmniej jedną drugą mieszankę proszkową, zawierającą drugi składnik ceramiczny o dobranym drugim średnim rozmiarze ziaren, oraz drugie spoiwo w dobranej ilości. Po tym umieszcza się obok siebie pierwszą mieszankę proszkowąi co najmniej jednej drugą mieszankę proszkową, kształtując co najmniej jednąi co najmniej częściową- powierzchnię styku pomiędzy dwiema mieszankami proszkowymi, a następnie podgrzewa się umieszczone obok siebie co najmniej dwie mieszanki proszkowe do temperatury co najmniej częściowego ich zagęszczając i wiążąc ze sobą w postać korpusu kompozytowego cermetalicznego.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że dobiera się pierwszy średni rozmiar ziaren w zakresie od koło 0,5 pm do około 12 pm, a ilość pierwszego spoiwa dobiera się w zakresie od około 5% wagowych do około 15% wagowych, natomiast do drugiej mieszanki proszkowej dobiera się ziarna o drugim średnim rozmiarze mniejszym niż pierwszy średni rozmiar ziaren pierwszej mieszanki proszkowej i zawartym w zakresie od 0,5 pm do około 8 pm, a ilość drugiego spoiwa dobiera się mniejsząo około 2% od ilości pierwszego spoiwa w pierwszej mieszance proszkowej i obrabia się umieszczone obok siebie pierwsząmieszankę proszkowąi co najmniej jednej drugą mieszankę proszkową kształtując korpus kompozytowy cermetaliczny mający pierwszy segment o zawartości pierwszego spoiwa od około 5% do około 10% wagowych, połączony co najmniej częściowo samoczynnie utworzoną powierzchnią granicznej z co najmniej jednym drugim segmentem o zawartości drugiego spoiwa większej niż zawartość pierwszego spoiwa przy skokowej zmianie zawartości spoiwa na powierzchni granicznej.

Kształtuje się powierzchnię graniczną do przecięcia jej z co najmniej jedną powierzchnią korpusu kompozytowego cermetalicznego.

Na pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden składnik z borków, węglików, azotków, tlenków, krzemków, lub ich mieszanin, roztworów i ich kombinacji. Na pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu z grup 3,4,5 i 6 według IUPAC. W korzystnym wariancie, na pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu spośród Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo i W. Na pierwszy składnik ceramiczny i na drugi składnik ceramiczny wybiera się węglik wolframu.

Dobiera się pierwszy średni rozmiar ziaren w zakresie od około 3 pm do około 10 pm, a drugi średni rozmiar ziaren dobiera się w zakresie od około 1 pm do około 5 pm, a korzystnie dobiera się pierwszy średni rozmiar ziaren w zakresie od około 5 pm do około 8 pm, a drugi średni rozmiar ziaren dobiera się w zakresie od około 2 pm do około 5 pm.

Ilość pierwszego spoiwa w pierwszej mieszaninie proszkowej dobiera się w zakresie od około 9% wagowych do około 10% wagowych, a pierwszy segment korpusu kompozytowego cermetalicznego kształtuje się o zawartości pierwszego spoiwa od około 5,5% do około 8% wagowych.

Na spoiwo pierwszej mieszanki proszkowej i co najmniej jednej drugiej mieszanki proszkowej wybiera się co najmniej jeden metal z grup 8,9 i 10 według IUPAC, ich mieszaniny, stopy i ich kombinacje, korzystnie wybiera się co najmniej jeden metal spośród żelaza, niklu, kobaltu, ich mieszanin i ich stopów, a zwłaszcza kobalt i jego stopy.

Z umieszczonej obok siebie pierwszej mieszanki proszkowej i co najmniej jednej drugiej mieszanki proszkowej kształtuje się bryłę poprzez co najmniej jedną obróbkę spośród prasowa10

178 269 nia, odlewania zawiesinowego, odlewania z gęsty, odlewania taśmowego, formowania wtryskowego, wytłaczania i ich kombinacji. Kształtuje się bryłę poprzez prasowanie.

Podczas przynajmniej części zagęszczania w danej temperaturze, poddaje się pierwszą mieszankę proszkową i co najmniej jedną drugą mieszankę proszkową działaniu ciśnienia.

Podczas umieszczania obok siebie co najmniej części co najmniej dwóch mieszanek proszkowych kształtuje się je w bryłę o wybranym kształcie.

Według wynalazku, końcówka tnąca do narzędzia tnącego, z korpusem kompozytowym cermetalicznym, posiada część przednią z powierzchnią rozciągającą się promieniowo na zewnątrz i do tyłu wzdłuż osi wzdłużnej oraz część tylną połączona z częścią przednią i usytuowaną z tyłu za nią wzdłuż osi końcówki, przy czym część przednia zawiera dwa segmenty, z których pierwszy tworzy powierzchnię prowadzącą przedniej części i zawiera pierwszy zestaw cermetaliczny, a drugi segment, przyległy do pierwszego segmentu, tworzy zewnętrzna powierzchnie przedniej części i zawiera drugi zestaw cermetaliczny.

Końcówka tnąca według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera pierwszy składnik ceramiczny, którego ziarna mają pierwszy średni rozmiar w zakresie od około 0,5 pm do około 12 pm, i zawiera pierwsze spoiwo w ilości od około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o średnim rozmiarze od około 0,5 pm do około 8 pm i zawiera drugie spoiwo w ilości od około 8% do około 15% wagowych, przy czym zawartość pierwszego spoiwa jest mniejsza niż zawartość drugiego spoiwa. Pierwsza wielkość ziarna jest większa niż druga wielkość ziarna i pierwszy zestaw cermetaliczny pierwszego segmentu, o większej odporności na zużycie, jest usytuowany wewnątrz względem drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu, o mniejszej odporności na zużycie, i jest z nim połączony metalurgicznie na powierzchni granicznej, na której występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa pomiędzy pierwszym segmentem i drugim segmentem.

Pierwszy segment wystaje do przodu poza drugi segment.

Twardość drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu jest wyższa niż twardość pierwszego zestawu cermetalicznego pierwszego segmentu. Pierwszy zestaw cermetaliczny i drugi zestaw cermetaliczny zawierają węglik wolframu, a pierwsze spoiwo i drugie spoiwo są wybrane z grupy obejmującej kobalt i stopy kobaltu. Pierwszy zestaw cermetaliczny i drugi zestaw cermetaliczny są wolne od fazy eta.

Pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera od około 5,5% do około 8% wagowych kobaltu, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera od około 8% do około 15% wagowych kobaltu. Pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 3 pm do około 10 pm, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 1 pm do około 5 pm. Pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 5 pm do około 8 pm, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 2 pm do około 5 pm.

Pierwszy zestaw cermetaliczny ma twardość co najmniej 87 Rockwell A, a korzystnie ma twardość co najmniej 88 Rockwell A.

Według wynalazku, narzędzie tnące z korpusem kompozytowym cermetalicznym, zawiera wydłużoną obsadę, posiadającą przeciwległe końce przedni i tylny oraz końcówkę tnącą przymocowanądo końca przedniego obsady, przy czym końcówka tnąca zawiera część przedniąz powierzchnią rozciągającą się promieniowo na zewnątrz i do tyłu wzdłuż osi wzdłużnej oraz część tyłnąpołączoną z częściąprzedniąi usytuowanąz tyłu za niąwzdłuż osi końcówki, która to część przednia zawiera dwa segmenty, z których pierwszy tworzy powierzchnię prowadzącąprzedniej części i zawiera pierwszy zestaw cermetaliczny, a drugi segment, przyległy do pierwszego segmentu, tworzy zewnętrzna powierzchnie przedniej części i zawiera drugi zestaw cermetaliczny.

Narzędzie tnące według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera pierwszy składnik ceramiczny, którego ziarna mająpierwszy średni rozmiar w zakresie od około 0,5 pm do 12 pm, i zawiera pierwsze spoiwo w ilości od około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o średnim rozmiarze od około 0,5 pm do 8 pm i zawiera drugie spoiwo w ilości od około 8% do około 15% wagowych, przy czym zawartość pierwszego spoiwajest mniejsza niż zawartość drugiego spoiwa, a pierwsza wielkość ziar178 269 najest większa niż druga wielkość ziarna i pierwszy zestaw cermetaliczny pierwszego segmentu, o większej odporności na zużycie, jest usytuowany wewnątrz względem drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu, o mniejszej odporności na zużycie, i jest z nim połączony metalurgicznie na powierzchni granicznej, na której występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa pomiędzy pierwszym segmentem i drugim segmentem.

Pierwszy segment wystaje do przodu poza drugi segment w końcówce tnącej.

Twardość drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu jest wyższa niż twardość pierwszego zestawu cermetalio^ego pierwszego segmentu.

Pierwszy zestaw cermetalicmy i drugi zestaw cermetalicmy zawierająwęglik wolframu, a pierwsze spoiwo i drugie spoiwo są wybrane z grupy obejmującej kobalt i stopy kobaltu. Pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera od około 5,5% do około 8% wagowych kobaltu, a drugi zestaw cermetalicmy zawiera od około 8% do około 15% wagowych kobaltu. Pierwszy zestaw cermetalicmy i drugi zestaw cermetaliczny są wolne od fazy eta.

Pierwszy zestaw cermetalicmy korzystnie zwiera ziarna o rozmiarze od około 3 gm do około 10 gm, a drugi zestaw cermetalicmy zawiera ziarna o rozmiarze od koło 1 gm do około 5 gm, a zwłaszcza pierwszy zestaw cermetalicmy zawiera ziarna o rozmiarze od około 5 gm do około 8 gm, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 2 gm do około 5 gm.

Pierwszy zestaw cermetalicmy ma twardość co najmniej 87 Rockwell A, a korzystnie co najmniej 88 Rockwell A.

Wynalazek niniejszy zaspokaja długo odczuwane zapotrzebowanie, istniejące w dziedzinie cermetali, na ulepszone korpusy kompozytowe z materiałów cer metalicznych, które zapewniają jednolite i kontrolowane zużycie, nadając wyrobowi, w których są zastosowane, właściwości samoostrzenia się podczas stosowaniajako narzędzie. Takie wyroby wielosegmentowe są użyteczne zwłaszcza w zastosowaniach związanych ze ścieraniem. Zaletą połączenia przynajmniej dwóch segmentów jestjeeeoliSe i kontrolowane ścieranie takich wyrobów, a więc i przedłużenie trwałości użytkowania, ponieważ te unikalne cechy charakterystyczne powodują utrzymywanie, na przykład, zdolności skrawającej wyrobu, kiedy jest on stosowany jako element skrawający narzędzia, kiedy wyrób jest zużywany podczas działania.

Sposób według wynalazku rozwiązuje problemy napotkane przy wytwarzaniu wyrobów wielosegmentowych. Znane wyroby wielosegmentowe miały defekty (na przykład pękania bryły niespieczonej podczas spiekania), pojawiające się podczas zagęszczania się wyrobów. Obecny sposób, bazujący na efektach synergicznych parametrów procesowych (na przykład różne wielkości ziaren węglików, albo różna zawartość spoiwa, albo różna chemia spoiwa, albo dowolne połączenie wielkości poprzednich), eliminuje te wady. Wyroby posiadają wydłużony czas użytkowania w porównaniu do czasu użytkowania wyrobów znanych w takich zastosowaniach, jak, na przykład, ścieranie.

Według wynalazku, przynajmniej jedna właściwość każdego z przynajmniej dwóch segmentów jest dostosowywana poprzez zmienianie wielkości ziaren składnika ceramicznego, albo chemii składnika ceramicznego, albo zawartości spoiwa, albo chemii spoiwa, albo dowolnej kombinacji tych wielkości. Te różne właściwości poszczególnych segmentów, to gęstość, kolor, wyglądem, reaktywność przewodność elektryczna, wytrzymałość, odporność na pękanie kruche, moduł sprężystości, moduł sprężystości poprzecznej, twardość przewodność cieplna, współczynnik rozszerzalności cieplnej, ciepło właściwe, podatność magnetyczna, współczynnik tarcia, odporność na ścieranie, odporność na uderzenia, odporność chemiczną, i tak dalej.

Według wynalazku wielkość tych przynajmniej dwóch segmentów może się zmieniać. Na przykład, grubość segmentu pierwszego względem grubości segmentu drugiego może się zmieniać od segmentu pierwszego składającego się z powłoki na segmencie drugim do segmentu drugiego składającego się z powłoki na segmencie pierwszym. Naturalnie, segment pierwszy i segment drugi mogą istnieć w zasadniczo równych proporcjach.

Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia fragmentu korpusu kompozytowego cermetalicznego, w przekroju, fig. 2A,

178 269

2B, 2C, 2D, 2E i 2F przedstawiają różne przykłady wykonań wyrobów albo części wyrobów w postaci końcówek tnących zawierające korpus kompozytowy cermetaliczny, w widokach perspektywicznych z przekrojami; fig. 3A - schematycznie etap zasypywania wsadu węglików spiekanych do formy korpusu w pierwszym przykładzie realizacji sposobu według wynalazku, w przekroju, fig. 3B - schematycznie etap dociskania wsadu węglików spiekanych w formie korpusu w pierwszym przykładzie realizacji sposobu według wynalazku, fig. 3C - bryłę niespieczoną otrzymanąwedług pierwszego przykładu wykonania wynalazku, fig .4A - spieczony korpus wykonany według pierwszego przykładu sposobu, w przekroju wzdłużnym na zdjęciu fotomikrograficznym, wykonanym przy około 3,4-krotnym powiększeniu, fig. 4B, 4C i 4D przedstawiają odpowiednio zdjęcia fotomikrograficzne, wykonane przy około 500-krotnym powiększeniu, powierzchni granicznej pomiędzy segmentem pierwszym i segmentem drugim wielosegmentowego korpusu cermetalicznego wykonane według pierwszego przykładu sposobu, fig. 4E, 4F i 4G zdjęcia fotomikrograficzne, wykonane przy około 1500-krotnym powiększeniu, powierzchni granicznej pomiędzy segmentem pierwszym i segmentem drugim wielosegmentowego korpusu kompozytowego cermetalicznego wykonane według pierwszego przykładu sposobu, fig. 5 A i 5B - wyniki pomiaru stężenia spoiwa przy wykorzystaniu technik EdS w funkcji odległości od krawędzi na dwóch średnicach korpusu wykonanego sposobem według pierwszego przykładu wykonania, fig. 6 przedstawia wyniki pomiarów twardości w różnych miejscach na przekroju wzdłużnym wyrobu wykonanego sposobem według pierwszego przykładu wykonania, fig. 7 stożkową nakładkę tnącą w widoku perspektywicznym z częściowym przekrojem, zawierającą korpus wykonany sposobem według pierwszego przykładu wykonania; fig. 8A, 8B i 8C przedstawiają porównanie profili narzędzi z korpusami wykonanymi sposobem według pierwszego przykładu wykonania wynalazku (linia ciągła) i wcześniej znanymi (linia przerywana) po zastosowaniu do urobienia 4 metrów węgla, w odniesieniu do początkowych profili narzędzia (linia kropkowa); fig. 9A, 9B i 9C - porównanie profili narzędzi z korpusami wykonanych sposobem według pierwszego przykładu wykonania wynalazku (linia ciągła) i wcześniej znanymi (linia przerywana) po zastosowaniu do urobienia 8 metrów węgla, w odniesieniu do początkowych profili początkowym narzędzia (linia kropkowa).

Na figurze 1 przedstawiono korpus cermetaliczny 101 według niniejszego wynalazku. Ponieważ jest to hipotetyczny korpus cermetaliczny, linia A-A z fig. 1 może przedstawiać, na przykład, granicę albo powierzchnię korpusu cermetalicznego, płaszczyznę symetrii lustrzanej, osi symetrii cylindrycznej albo obrotowej. W poniższym opisie założono, że linia A-A jest granicą. Dla specjalisty będzie oczywiste, że poniższy opisjest rozciągnięta na korpusy cermetaliczne posiadające geometrię złożoną. Tak więc, poniższy opis nie powinien być interpretowanyjako ograniczenie, ale raczej punk wyjścia.

Przedstawiony na fig. 1, korpus cermetaliczny 101 posiada pierwszy segment 102, sąsiadując i integralny z drugim segmentem 103 albo z przynajmniej jednym segmentem dodatkowym. Jest oczywiste dla fachowca, że korpus cermetaliczny według niniejszego wynalazku korzystnie zawiera wielokrotne segmenty. Powierzchnia graniczna 104 określa granicę styku przynajmniej dwóch segmentów. W korzystnym przykładzie wykonania, powierzchnia graniczna 104 jest ukształtowana samoczynnie. Korpus cermetaliczny 101 ma powierzchnię przednią

105, określoną przez przynajmniej część pierwszego segmentu 102 i powierzchnię zagłębioną

106, utworzonąprzez przynajmniej część drugiego segmentu 103 albo przynajmniej jednego segmentu dodatkowego.

Materiały tworzące przynajmniej dwa segmenty stanowią cermetale. Takie cermetale zawierająprzynajmniej jeden borek, węglik, azotek, tlenek, krzemek, ich mieszaniny, ich roztwory albo dowolne połączenia powyższych. Metal przynajmniej jednego z borku, węglika azotku, tlenku, krzemku zawiera co najmniej jeden metal grup 2, 3 (obejmujące lantanowce i aktynowce),4, 5,6,7,8,9,10,11,12,13 i 14 według Międzynarodowej Unii Chemii teoretycznej i Stosowanej (International Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC). Korzystnie, cermetale zawierają co najmniej jeden węglik, ich mieszaniny, ich roztwory albo dowolne połączenia powyższych. Metal węglika stanowi jeden albo więcej metali z grup IUPAC 3 (obejmującej lanta178 269 nowce i aktynowce), 4,5 i 6, korzystniej jeden albo więcej z Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo i W; a jeszcze korzystniej wolfram. Spoiwo cermetalu dla przynajmniej dwóch segmentów składa się z metali, szkieł albo ceramiki, to znaczy dowolnego materiału, który wytwarza albo pomaga w wytwarzaniu fazy ciekłej podczas spiekania fazy ciekłe. Korzystnie spoiwo zawiera co najmniej jeden metal z grup IUPAC 8,9 i 10; korzystnie co najmniej jeden z żelaza, niklu, kobaltu, ich mieszanin i ich stopów; a korzystniej kobalt albo stopy kobaltu, takie jak stopy wolfamowo-kobaltowe. Spoiwa zawierają pojedyncze metale, mieszaniny metali, stopy metali albo dowolne połączenia powyższych.

Rozmiar składnika ceramicznego, korzystnie węglika(ów), przynajmniej dwóch segmentów, mieści się w zakresie rozmiaru od submikrometra do koło 420 mikrometrów albo więcej. Submikrometr obejmuje materiały o ultradrobnej strukturze i nanostrukturalne. Materiały nanostrukturalne posiadają wymiary strukturalne mieszczące się w zakresie od około 1 nanometra do koło 300 nanometrów albo więcej. Średni rozmiar ziarna składnika ceramicznego, korzystnie węglika, w pierwszym segmencie 102jest większy niż średni rozmiar ziarna składnika ceramicznego, korzystnie węglika(ów) w drugim segmencie 102.

W korzystnym przykładzie wykonania, rozmiar ziarna składnika ceramicznego, korzystnie węglika, a korzystniej węglika wolframu pierwszego segmentu 102, mieści się w zakresie od około submikrometra do około 30 mikrometrów albo więcej, z możliwością rozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów. Korzystnie, rozmiar ziaren składnika ceramicznego pierwszego segmentu 102 mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 30 mikrometrów albo więcej, z możliwością rozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów, podczas kiedy średni rozmiar ziaren mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 12 mikrometrów; korzystnie, od około 3 mikrometrów do około 10 mikrometrów; ajeszcze korzystniej, od około 5 mikrometrów do około 8 mikrometrów. Podobnie, rozmiar ziaren składnika ceramicznego drugiego segmentu 103 mieści się w zakresie od około submikrometra do 30 mikrometrów albo więcej, z możliwościąrozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów. Korzystnie rozmiar ziaren składnika ceramicznego drugiego segmentu 103 mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 30 mikrometrów albo więcej, z możliwościąrozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów, podczas kiedy średni rozmiar ziaren mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 8 mikrometrów; korzystnie, od około 1 mikrometra do około 5 mikrometrów; ajeszcze korzystniej, od około 2 mikrometrów do około 5 mikrometrów.

Rozmiar ziaren składnika ceramicznego i zawartość spoiwa sąpowiązane ze średniądrogą swobodną spoiwa, określoną poprzez ilościowe techniki metalograficzne, takie jak te opisane w pracy „Metallography, Principles and Practice” („Metalografia, reguły i praktyka”, napisanej przez George’a F. Vander Voort’a (wydana w 1984 roku przez McGraw Hill Book Company, New York, NY). Inne techniki określania rozmiaru ziaren składnika twardego obejmujątechmki porównywani wzrokowego i klasyfikacji, takie jak omówione w normie ASTM: B390-92, zatytułowanej „Standard Practice for Evaluating Apparent Grain Size and Distribution of Cemented Tungsten Carbide” („Standardowa praktyka oceny rozmiaru ziarna i rozkładu spieczonego węglika wolframu”), zatwierdzonej w styczniu 1992 roku przez American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA. Wyniki tych procedur pozwalają wyznaczyć rozmiar ziaren i rozkład rozmiarów.

W korzystnym przykładzie wykonania dotyczącym spoiw ferromagnetycznych, średni rozmiar ziaren składnika ceramicznego, korzystnie węglika, a korzystniej węglika wolframu, jest zależny od procentowej wagi spoiwa (X_b), gęstości teoretycznej (p, gramy na metr sześcienny) i koercji (Hc, kiloamper-zwój na metr (kA/m)) segmentu homogenicznego korpusu cermetalicznego spiekanego, takiego jak opisany przez R. Porat’a i J. Malek’a w artykule zatytułowanym „Binder Mean-Free-Path Determination in Cemented Carbide by Coercive Force and Material Composition”, opublikowanym w sprawozdaniu z Thrid International Conference ofthe Science ofHard Materials, Nassau, the Bahamas, 9-13 listopada, lⁱ^^6, przez Elsevier Applied Science i wydanym przez V. K. Sarin. Dla Korpusu cermetalicznego ze spajanego kobaltem węglika wol14

178 269 framu, obliczony średni rozmiar ziaren, wynoszący d mikrometrów, węglika wolframu, jest podawany przez równanie 1.

d = 0,3 (164,822/X_Copth)^l/3

H„ (1)

W korzystnym przykładzie wykonania, stosunek średniego rozmiaru ziaren składnika ceramicznego segmentu pierwszego do tego dla segmentu drugiego mieści się w zakresie od około 1,5 do około 12, a korzystnie mieści się w zakresie od około 1,5 do koło 3.

W korzystnym przykładzie wykonania, zawartość spoiwa pierwszego segmentu 102 wynosi, wagowo, od około 2% do około 25%; korzystnie od około 5% do około 10%; a korzystniej od około 5,5% do około 8%. Podobnie, zawartość spoiwa przynajmniej jednego drugiego segmentu 103 mieści się w zakresie, wagowo, od około 2% do około 25%, a korzystniej od około 8% do około 15%. Zawartość spoiwa drugiego segmentu 103 jest większa niż pierwszego segmentu.

W korzystnym przykładzie wykonania, kombinacja wymiaru ziaren węglika i zawartość spoiwajest powiązana ze średnią drogą swobodną spoiwa, λ, co zostało ogólnie omówione przez Vander Voort’ a szczegółowo, dla materiałów ferromagnetycznych, przez Porat’ a i Małek’. Średnia droga swobodna spoiwa (λ mikrometrów) w korpusie cermetalicznym posiadającym ferromagnetyczne spoiwo metaliczne jest funkcją procentowej wagi spoiwa (X_b), koercji (Hc, kiloamper-zwój na metr (kA/m)) segmentu homogenicznego korpusu cermetalicznego spiekanego oraz gęstości teoretycznej (pth, gramy na metr sześcienny) segmentu homogenicznego korpusu cermetalicznego zagęszczonego. Dla spajanego kobaltem węglika wolframu, średnia droga swobodna, λ, spoiwa kobaltowego jest podana przez równanie 2.

0,3X_Copth 890-Χ^ pth

H_r

-|(164,822/X_Copth)' (2)

W korzystnym przykładzie wykonania, średnia droga swobodna spoiwa w pierwszym segmencie 102 mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 2,5 mikrometra, a korzystnie wynosi około 0,8 mikrometra, podczas kiedy średnia droga swobodna przynajmniej jednego drugiego segmentu 103 mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 1,5 mikrometra.

Pełny kształt geometryczny korpusu cermetalicznego 101 jest prosty albo złożony, albo jest dowolną kombinacją tych dwóch. Pełne kształty geometryczne obejmują sześciany, równoległościany, ostrosłupy, ostrosłupy ścięte, cylindry, cylindry puste w środku, stożki, stożki ścięte, kule (włącznie z fragmentami, odcinkami i wycinkami kuli, oraz kulami z cylindrycznymi albo stożkowymi otworami), torusy, cylindry cięte, stożki ukośne ścięte, baryłki, graniastosłupy, elipsoidy i ich kombinacje. Podobnie, przekroje takich korpusów cer metalicznych korzystnie sąproste albo złożone, albo mogą być kombinacjami obu z nich. Kształty takie obejmują korzystnie wieloboki (na przykład kwadraty, prostokąty, równoległoboki, trapezy, trójkąty, pięcioboki, sześcioboki, itp.),. koła, pierścienie, elipsy i ich kombinacje. Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E i 2F przedstawiająkombinacje pierwszego segmentu 210, drugiego segmentu 211 i, w pewnych przypadkach, trzeciego segmentu 212 (fig. 2D), zawartych w wyrobach stanowiących końcówki tnące o różnych pełnych geometriach do zastosowania w różnych narzędziach tnących. Figury te przedstawiają widoki perspektywiczne wyrobów lub części wyrobów z częściowymi przekrojami, na przykład w kształcie stożkowej nasadki albo stożkowej hybrydy. Na fig. 2A ukazano korpus cermetaliczny 201 stanowiący końcówkę tnącąw postaci stożka zrywarki na fig. 2B drugi przykład wykonania korpus-cermetaliczny 202 stanowiący końcówkę tnącąw postaci elementu zwartego, na fig. 2C - korpus cermetaliczny 203 stanowiący końcówkę tnącą w postaci ostrza równiarki albo skrobaczki albo struga, na fig. 2D - korpus cermetaliczny 204 stanowiący końcówkę tnącąw postaci nakładki wiertła dachowego, na fig. 2E - korpus cermetaliczny 205 stanowiący końców178 269 kę tnącąw postaci wkładki skrawającej do obróbki materiałów skrawaniem, a na fig. 2F - korpus cermetaliczny 206 stanowiący końcówkę tnącą w postaci stożkowego czopu albo wkładki. Wszystkie korpusy cermetaliczne mają powierzchnię przednią 207 oraz powierzchnię zewnętrzną 208.

Jak ukazano na fig. 1, powierzchnia graniczna 104, tworząca granicę pomiędzy pierwszym segmentem 102 i drugim segmentem 103, dzieli korpus cermetaliczny 101 symetrycznie albo asymetrycznie, albo może jedynie częściowo dzielić korpus cermetaliczny 101. W związku z tym, stosunek objętości pierwszego segmentu 102 i co najmniej jednego drugiego segmentu 103 zmienia się, w celu wytworzenia optymalnych masowych właściwości korpusu cermetalicznego 101. W korzystnym przykładzie wykonania, stosunek objętości pierwszego segmentu 102 do objętości drugiego segmentu 103 mieści się w zakresie od około 0,25 do około 4, korzystnie od około 0,33 do około 2,0, a korzystniej od około 0,4 do około 2.

Sposób wytarzania korpusu cermetalicznego według niniejszego wynalazku polega na tym, że dostarcza się pierwszą mieszankę proszkowąi drugą albo przynajmniej jedną dodatkową mieszankę proszkową, fachowcow będzie jasne, że może być dostarczonych wiele mieszanek proszkowych. Każda mieszanka proszkowa zawiera przynajmniej jeden składnik ceramiczny, przynajmniej jedno spoiwo i przynajmniej jeden smar, tojest materiał organiczny albo nieorganiczny, który ułatwia zestalenie albo skupienie przynajmniej jednego składnika ceramicznego i przynajmniej jednego spoiwa. Mieszanka proszkowa zawiera także opcjonalnie przynajmniej jeden środek powierzchniowo czynny. Przygotowywanie każdej mieszanki proszkowej korzystnie obejmuje na przykład, mielenie za pomocąprętów albo cykloid, po którym następuje mieszanie, a następnie suszenie w suszarce typu łopatka-sigma, albo w suszarce rozpryskowej. W każdym przypadku, każdąmieszankę proszkowąprzygotowywuje się za pomocą środków, które dobiera się odpowiednio do środków zestalającymi i/lub zagęszczającymi.

Pierwszą mieszankę proszkową przygotowywuje się z wybranego wcześniej składnika ceramicznego, korzystnie co najmniej jednego węglika, o dobranym rozmiarze ziaren albo rozkładzie rozmiaru ziaren, a co najmniej jedną drugą mieszankę proszkową przygotowuje się z drobniejszego składnika ceramicznego, korzystnie co najmniej jednego węglika, o danym rozmiarze ziaren albo rozkładzie rozmiaru ziaren. Te przynajmniej dwie mieszanki proszkowe przynajmniej częściowo umieszcza się obok siebie, co zapewnia albo ułatwia tworzenie nowatorskich korpusów cer metalicznych, posiadających przynajmniej dwa segmenty, posiadające, po zestaleniu i zagęszczeniu poprzez, na przykład, spiekanie, przynajmniej jedną różniącą się właściwość.

Pierwsza mieszanka proszkowa zawiera składnik ceramiczny, korzystnie co najmniej jeden węglik, posiadający duży rozmiar ziarn w porównaniu z przynajmniej jedną drugą mieszanką proszkową. Rozmiary ziarn pierwszej mieszanki proszkowej korzystnie mieszczą się w zakresie od około submikrometra do około 420 mikrometrów albo więcej, korzystnie, rozmiary ziaren mieszczą się w zakresie od około submikrometra do około 30 mikrometrów albo więcej, z możliwością rozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów. Submikrometr obejmuje materiały o ultradrobnej strukturze i nanostrukturalne. Materiały nanostrukturalne posiadają cechy strukturalne mieszczące się w zakresie od około 1 nanometra do około 100 nanometrów albo więcej. Korzystnie, rozmiar ziarn składnika ceramicznego pierwszej mieszanki proszkowej mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 30 mikrometrów lub więcej, z możliwościąrozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów, podczas kiedy średni rozmiar ziarna korzystnie mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 12 mikrometrów, korzystnie, od około 3 mikrometrów do około 10 mikrometrów; a najkorzystniej, od około 5 mikrometrów do około 8 mikrometrów.

Składnik ceramiczny pierwszej mieszanki proszkowej korzystnie zwiera co najmniej jeden borek, co najmniej jeden węglik, co najmniej jeden azotek, co najmniej jeden tlenek, co najmniej jeden krzemek, ich roztwory albo dowolne kombinacje powyższych. Metal co najmniej jednego borku, węglika, azotku, tlenku, krzemku zawiera co najmniej jeden metal z grup 2, 3 (zawierających lantanowce i aktynowce), 4,5,6,7,8,9,10,11,12, l3 i 14 według IUPAC. Korzystnie,

178 269 składnik ceramiczny zawiera co najmniej jeden węglik, ich mieszaniny, albo dowolne połączenia powyższych. Metal węglika zawiera co najmniej jeden metal z grup 3 (zawierającej lantanowce i aktynowce), 4,5 i 6 według IUPAC, korzystniej metal wybrany z grupy obejmującej Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo i W, a najkorzystniej wolfram.

Spoiwo pierwszej mieszanki proszkowej korzystnie zawiera dowolny materiał, który jest dobrany odpowiednio do procesu wytwarzania i nie wpływa niekorzystnie na osiągi korpusu cermetalicznego przy przeznaczonym dla niego stosowaniu. Materiały takie obejmuj ąmetale, materiały ceramiczne, szkła, albo dowolne ich kombinacje, włącznie z mieszaninami, roztworami, oraz stopami. Przykłady metali odpowiednich do stosowania jako spoiwa obejmują co najmniej jeden metal z grup 8,9 i 10 według IUPAC, korzystnie co najmniej jeden metal wybrany z grupy obejmującej Fe, Co, Ni, ich mieszanin, ich stopów i ich kombinacji; a najkorzystniej, kobalt albo stopy kobaltu, takie jak stopy wolfarmowo-kobaltowe. Spoiwo metalowe korzystnie obejmuje mieszanki proszków metalowych albo proszek stopowy, albo oba z nich.

Ilość spoiwa w pierwszej mieszance proszkowej jest dobrana w celu dostosowania właściwości, na przykład, dla zapewnienia wystarczającej odporności na zużycie wynikowego pierwszego segmentu 102 korpusu cermetalicznego 101 przy przeznaczonym dla niego zastosowaniu. Zawartość spoiwa korzystnie mieści się w zakresie, wagowo, od około 2% do około 25% albo więcej; korzystnie od około 5% do około 15%; a jeszcze korzystniej, od około 9% do około· 10%.

Spoiwo w pierwszej mieszance proszkowej posiada dowolny rozmiar, który ułatwia kształtowanie korpusu cermetalicznego według niniejszego wynalazku. Odpowiedni średni rozmiar ziarn jest mniejszy niż około 5 mikrometrów, korzystnie mniejszy niż około 2,5 mikrometra; a najkorzystniej, mniejszy niż około 1,8 mikrometra.

Jednym ograniczeniem dla drugiej mieszanki proszkowej jest to, że średni rozmiar ziarna składnika ceramicznego jest mniejszy niż średni rozmiar ziarna składnika ceramicznego pierwszej mieszanki proszkowej. Takjak dla pierwszej mieszanki proszkowej, rozmiar ziarna składnika ceramicznego, korzystnie co najmniej jednego węglika, mieści się w zakresie od około submikrometra do około 420 mikrometrów albo więcej. Submikrometr obejmuje materiały o ultradrobnej strukturze i nanostrukturalne. Materiały nanostrukturalne posiadają cechy strukturalne mieszczące się w zakresie od około 1 nanometra do około 100 nanometrów albo więcej. Korzystny rozmiar ziarn mieści się w zakresie od około submikrometra do około 30 mikrometrów lub więcej, z możliwościąrozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów. Korzystnie, rozmiar ziarn składnika ceramicznego drugiej mieszanki proszkowej mieści się w zakresie od około jednego mikrometra do koło 30 mikrometrów albo więcej, z możliwością rozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów. W przeciwieństwie do pierwszej mieszanki proszkowej, średni rozmiar ziarn składnika ceramicznego drugiej mieszanki proszkowej, korzystnie co najmniej jednego węglika, a korzystniej węglika wolframu, mieści się w zakresie od około 0,5 mikrometra do około 8 mikrometrów, korzystnie od około 1 mikrometra do około 5 mikrometrów, a korzystniej, od około 2 do około 5 mikrometrów.

Stosunek średniego rozmiaru ziarn składnika ceramicznego pierwszej mieszanki proszkowej i średniego rozmiaru ziarn drugiej mieszanki proszkowej jest dobrany zarówno w celu ułatwienia kształtowani korpusu cermetalicznego według niniejszego wynalazku, jak też zoptymalizowania właściwości wynikowego korpusu cermetalicznego. Tak więc, stosunek średniego rozmiaru dużej ziarna do średniego rozmiaru drobnej ziarna mieści się w zakresie od około 1,5 do około 12, ze stosunkiem preferowanym mieszczącym się w zakresie od około 1,5 do około 3.

Skład chemiczny składnika ceramicznego drugiej albo przynajmniej jeden dodatkowej mieszanki proszkowej jest zasadniczo taki sam, albo zasadniczo różniący się od składu chemicznego pierwszej mieszanki proszkowej. Tak więc, składnik ceramiczny drugiej mieszanki proszkowej zawiera wszystkie wymienione składniki chemiczne pierwszej mieszanki proszkowej.

Podobnie, skład chemiczny spoiwa drugiej mieszanki proszkowej jest zasadniczo taki sam, albo zasadniczo różniący się od składu chemicznego spoiwa pierwszej mieszanki proszkowej.

178 269

Talk więc, spoiwo drugiej mieszanki proszkowej zawiera wszystkie wymienione składniki chemiczne spoiwa pierwszej mieszanki proszkowej.

Zawartość spoiwa każdej mieszanki proszkowej jest dobrana zarówno w celu ułatwienia kształtowania korpusu cermetalicznego, jak i zapewnienia optymalnych właściwości korpusu cermetalicznego dla jego konkretnego zastosowania. Tak więc, zawartość spoiwa pierwszej w mieszance proszkowej jest większa, mniejsza albo zasadniczo równa zawartości spoiwa w drugiej mieszance proszkowej. Korzystnie, zawartość spoiwa w drugiej mieszance proszkowej rożni się w zakresie, wagowo, od około zera (0) od około dwóch (2) punktów procentowych, od wcześniej wybranej zawartości procentowej spoiwa w pierwszej mieszance proszkowej. W korzystniejszym przykładzie wykonania, zawartość spoiwa w drugiej mieszance proszkowej jest mniej sza niż zawartość spoiwa w drugiej mieszance proszkowej jest mniej sza niż zawartość spoiwa w pierwszej mieszance proszkowej. Na przykład, jeśli wcześniej wybrana zawartość spoiwa pierwszej mieszanki proszkowej wynosi wagowo około 9,5%, wtedy zawartość spoiwa drugiej mieszanki proszkowej mieści się w zakresie od około 7,5% do około 11,5%, korzystnie od około 9% do około 10%, korzystniej od około 7,5% do około 9,5%, a jeszcze korzystniej od około 9% do około 9,5%.

Te przynajmniej dwie mieszanki proszkowe, za pomocą odpowiednich procesów przynajmniej częściowo umieszcza się obok siebie. Procesy takie korzystnie obejmują, na przykład, odlewanie, formowanie wtryskowe, wytłaczanie, zarówno wytłaczanie jednoczesne jak i sekwencyjne, odlewanie taśmowe, odlewanie zawiesinowe, odlewanie z gęstwy, prasowanie sekwencyjne, współpracowanie, albo dowolną kombinację powyższych. Część sposobów prowadzenia tych procesów jest omówiona w opisach patentowych USA nr 4,491,559; 4,249,955; 3,888,662; oraz 3,850,368, które sązawarte w niniejszym zgłoszeniu poprzez odwołanie się do nich.

Podczas formowania bryły niespieczonej, te przynajmniej dwie mieszanki proszkowe korzystnie utrzymuje się przynajmniej częściowo oddzielone przez zespoły dostarczające albo przez oddzielające, albo przez oba z nich. Przykłady zespołów dostarczających korzystnie obejmują, na przykład, urządzenia do realizacji sposób omówionych powyżej, zaś zespoły oddzielające korzystnie zawierają przegrodę usuwaną fizycznie albo przegrodę usuwaną chemicznie, albo obie z nich.

Przegrodę usuwana fizycznie korzystnie stanowi bariera papierowa albo inna cienka bariera, która jest umieszczana w matrycy albo formie podczas załadowywania przynajmniej dwóch mieszanek proszkowych, i którajest usuwana z matrycy albo formy po napełnieniuj ej mieszanką proszkową, a przed zagęszczeniem mieszanki proszkowej. Bardziej wymyślne przegrody usuwane fizycznie korzystnie stanowią rury współśrodkowe albo niewspółśrodkowe (na przykład nieprzepuszczalne albo przepuszczalne arkusze, ekrany albo siatki metalowe albo ceramiczne albo polimerowe albo z materiału naturalnego, albo będące dowolnymi kombinacjami powyższych). Kształty przegród usuwanych fizycznie mogą być dowolne, o ile ułatwiają one oddzielenie przynajmniej dwóch mieszanek proszkowych.

Przegroda usuwana chemicznie obejmuje każdąprzegrodę, prostą i/lub złożoną, przepuszczalną i/lub nieprzepuszczalną, która jest usuwana albo pochłaniana przez oddzielone przynajmniej dwie mieszanki proszkowe, za pomocą procesów chemicznych. Procesy takie korzystnie obejmująługowanie albo pirolizę albo stosowanie materiałów nietrwałych albo tworzenie stopu albo dowolne połączenie powyższych. Przegrody usuwane chemicznie ułatwiają formowanie korpusów cer metalicznych według niniejszego wynalazku, w których przynajmniej dwa segmenty, zarówno w przekroju jak i w odniesieniu do pełnej geometrii .korpusu cermetalicznego, posiadają złożone kształty.

W przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, oddzielone i przynajmniej częściowo umieszczone obok siebie przynajmniej dwie mieszanki proszkowe zagęszcza się poprzez, na przykład, ściskanie, obejmujące, na przykład, jednoosiowe, dwuosiowe, trójosiowe, hydrostatyczne, albo na mokro, zarówno w temperaturze pokojowej jak i w podwyższonej.

W każdym przypadku, niezależnie od tego, czy są skupione czy też nie, pełna geometria oddzielonych i przynajmniej częściowo umieszczonych obok siebie przynajmniej dwóch mie18

178 269 szanek proszkowych korzystnie ma kształt dobrany z sześcianów, równoległościanów, ostrosłupów, ostrosłupów ściętych, walców, walców pustych w środku, stożków, stożków ściętych, lub, fragmentów kuli, odcinków kuli, wycinków kuli, kul z cylindrycznymi otworami, kul ze stożkowymi otworami, torusów, walców ściętych, stożków ukośnie ściętych, baryłek, graniastosłupów, elipsoidy i ich kombinacji. W celu osiągnięcia danego kształtu, oddzielone i przynajmniej częściowo umieszczone obok siebie przynajmniej dwie mieszanki proszkowe korzystnie kształtuje się przed albo po zagęszczeniu, albo w obu tych stanach. Zalecane techniki kształtowania obejmują dowolne ze wspomnianych powyższej procesów, jak również obróbkę bryły niespieczonej albo plastyczne odkształcanie bryły niespieczonej albo ich kombinacje. Kształtowanie po zagęszczeniu obejmuje rozdrabnianie albo dowolne operacje obróbki.

Zarys przekroju bryły niespieczonej jest prosty albo złożony, albo jest połączeniem obu z nich. Kształty zarysu obejmująwieloboki, takiejak kwadraty, prostokąty, równoległoboki, trapezy, trójkąty, pięciokąty, sześcioboki, i tym podobne oraz koła, pierścienie, elipsy, i tym podobne.

Niespieczoną bryłę zawierającą oddzielone i przynajmniej częściowo umieszczone obok siebie przynajmniej dwie mieszanki proszkowe następnie zagęszcza się poprzez spiekanie fazy ciekłej. Zagęszczanie prowadzi się dowolnymi sposobami, które sązgodne z wytwarzaniem korpusu cermetalicznego według niniejszego wynalazku. Sposoby takie obejmują tłoczenie na gorąco, spiekanie próżniowe, spiekanie ciśnieniowe, tłoczenie izostatyczne na gorąco (HIPowanie), i tym podobne. Procesy te prowadzi się przy temperaturze i/lub ciśnieniu wystarczającym do wytworzenia teoretycznie zasadniczo gęstego korpusu cermetalicznego, posiadającego minimalnąporowatość. Na przykład, dla korpusów cer metalicznych z węglika wolframu z kobaltem temperatury takie obejmują temperatury mieszczące się w zakresie od około 1300°C do około 165^p°C, korzystnie od około 1350°C do około 1537°C, a korzystniej, od około 1500°C do około 1525°C. Ciśnienia zagęszczania mieszczą się w zakresie od około zero kPa do około 206850 kPa. Dla korpusów cer metalicznych z węglików, spiekanie ciśnieniowe jest wykonywane przy ciśnieniu od około 1723 kPa do około 13790 kPa, przy temperaturach od około 1370°C do około 1540°C, podczas kiedy HIPowanie jest wykonywane przy ciśnieniu od około 58950 kPa do około 20(5850 kPa przy temperaturach od około 1310°C do około 1430°C.

Zagęszczanie jest wykonywane w próżni, w atmosferze obojętnej, na przykład w atmosferze co najmniej jednego gazu z grupy 18 według IUPAC, w atmosferze azotowej, na przykład azotu, gazu kształtującego (96% azotu, 4% wodoru), amoniaku, i tym podobnej, w atmosferze nawęglającej, albo w mieszaninie gazu redukującego, na przykład H₂/H₂O, CO/CO₂, CO/H₂/CO₂/H₂O, i tym podobnej, albo w dowolnej kombinacji powyższych.

W sposobie według wynalazku, chociaż bez ograniczania się do tej konkretnej teorii albo wyjaśnienia niniejszego wynalazku, okazuje się, że chociaż kiedy niespieczoną bryłajest spiekana w fazie ciekłej, spoiwo z pierwszej mieszanki proszkowej przechodzi poprzez nawilżanie kapilarne do drugiej mieszanki proszkowej albo składnik ceramiczny drugiej mieszanki proszkowej jest przenoszony poprzez rozpuszczanie, dyfuzję, oraz wytrącanie do pierwszej mieszanki proszkowej albo mają miejsce oba te zjawiska.

W odniesieniu do mechanizmu wędrówki kapilarnej, spoiwa metaliczne, zwłaszcza w układach kobaltowo-węglikowych, mogą łatwo zwilżyć ziarna składnika ceramicznego. Różnica rozmiaru ziarn pomiędzy pierwszą mieszanką proszkową i drugą mieszanką proszkową przekłada się na odpowiadającą jej różnicę efektywnego rozmiaru kapilarnego przynajmniej dwóch mieszanek proszkowych. Efektywny rozmiar kapilarny w drugiej mieszance proszkowej (na przykład mieszance proszkowej z drobnym rozmiarem ziarn) byłby mniejszy i w ten sposób dostarczył siłę napędową dla stopionego spoiwa, w celu przejścia z pierwszej mieszanki proszkowej do drugiej mieszanki proszkowej.

W odniesieniu do mechanizmu rozpuszczania, dyfuzji, oraz wytrącania, różnica rozmiaru ziarn przynajmniej dwóch mieszanek proszkowych przekłada się na odpowiadającąjej różnicę efektywnego obszaru powierzchni dwóch mieszanek proszkowych. Efektywny obszar powierzchni drugiej mieszanki proszkowej (to jest proszku o drobnych ziarnach) byłby większy i w ten sposób istniałaby siła napędowa zmniejszającą ten obszar podczas zagęszczania. W rezultacie,

178 269 drobniejsze ziarna korzystnie rozpuściłyby się w stopionym spoiwie, dyfundowały do segmentu pierwszej mieszanki proszkowej i wytrąciły się na grubszych ziarnach pierwszej mieszanki proszkowej.

Niniejszy wynalazekj est przedstawiony w poniższych Przykładach, które nie powinny być interpretowane jako ograniczające zakres zastrzeżonego wynalazku.

Przykład 1

Niniejszy przykład przedstawia wytwarzanie korpusu cermetal^nego posiadającego pierwszy segment i drugi segment, przy czym pierwszy segment zawiera materiał węglikowy o większym rozmiarze ziaren, a drugi segment zawiera materiał węglikowy o małym rozmiarze ziaren. Umieszczenie obok siebie segmentu pierwszego i segmentu drugiego z określonym zewnętrzem albo profilem powierzchniowym w pojedynczym korpusie cermetal^nym ułatwia jego używanie do usuwania materiału, a w szczególności usuwanie węgla w operacjach górniczych. W przykładzie tym opisano sposób wytwarzania korpusu cer-metalicznego, cechy charakterystyczne korpusu ceemeSaliczeego i opis sposobu stosowania korpusu cermetalicznego.

W celu wytwarzania korpusu cermetalicznego według wynalazku w przykładzie 1, przygotowywano oddzielnie granulowaną pieewsząmiesraekę proszkową i granulowaną drugą mieszankę proszkową. Pierwsza mieszanka proszkowa 314 (fig. 3A, 3B i 3C) zawierała, wagowo, około 87,76% makeokrystaliczeego węglika wolframu, około 9,84% bardzo drobnoziarnistego spoiwa kobaltowego, około 2,15% smarowniczego wosku parafinowego i około 0,25% środka powierzchniowo czynnego.

Następnie część pierwszej mieszanki proszkowej spiekano, a średni rozmiar ziaren węglika wolframu, który posiadał znany z obserwacji rozmiar ziaren mieszczący się w zakresie od około 1 mikrometra do około 25 mikrometrów, z możliwościąeozesuSu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów, został ustalony przez Równanie (1) na około 6,7 mikrometra, po pomiarze koercji (H_c) spieczonych korpusów cer metalicznych i zawartości spoiwa (Χ^)·

Druga mieszanka proszkowa 313 (fig. 3A, 3B i 3C) zawierała, wagowo, około 88,82% makeokeystaliczeego węglika wolframu, około 8,78% bardzo drobnoziarnistego spoiwa kobaltowego, około 2,15% smarowniczego wosku parafinowego i około 0,25% środka powierzchniowo czynnego. Zaobserwowany rozmiar ziaren węglika wolframu w spieczonym fragmencie mieścił się w zakresie od około 1 do o koło 9 mikrometrów, z możliwością rozrzutu pomiarów rozmiaru ziaren ogólnie rzędu około 40 mikrometrów, a obliczony średni rozmiar ziaren określony przez Równanie (1), wynosił około 2,8 mikrometra.

Pierwsza mieszanka proszkowa 314 i druga mieszanka proszkowa 313 następnie załadowano do zagłębienia matrycy, posiadającego średnicę około 19 mm, przy zastosowaniu urządzenia ładującego 301, przedstawionego schematycznie na fig. 3A. Stosowane urządzenie ładujące 301 zawiera suwak dolny 303 stykający się z wewnętrzną boczną ścianą cylindrycznej matrycy 302, połączoną z częścią zewnętrzną 305 leja ładującego 304, poprzez część łączącą 306 na krawędzi styku 307 pomiędzy częścią zewnętrzną 305 leja ładującego 304 i zagłębieniem cylindrycznej matrycy 302. Część wewnętrzna 308 leja ładującego 304 styka się z powierzchnią górną 312 suwaka dolnego 303, tworzącą powierzchnię przednia korpusu ceemeSalicznego, poprzez fizycznie usuwaną część dolną 310 leja ładunkowego 304, która posiada średnicę około 10 mm na krawędzi styku 311 z suwakiem dolnym 303.

Do części wewnętrznej 308 leja ładującego 304 wsypano około 8,4 grama pierwszej mieszanki proszkowej 314. Do części zewnętrznej 305 leja ładującego 304 wsypano około 18,6 gram drugiej mieszanki proszkowej 313. Po umieszczeniu wewnątrz zagłębienia matrycy 302 zarówno pierwszej mieszanki proszkowej 314 jak i drugiej mieszanki proszkowej 313, części wewnętrzna 308 i zewnętrzna 305 i dolna 310 leja ładującego 304 zostały usunięte, w celu utworzenia powierzchni styku 317 pomiędzy pierwszą mieszanką proszkową 314 i drugą mieszanką proszkową313. Suwak górny 315, posiadający powierzchnię czołową316, tworzącą część tylnąkorpusu cżemeSalicznego, został następnie dosunięty, przy temperaturze w przybliżeniu pokojowej, do pierwszej mieszanki proszkowej 314 i drugiej mieszanki proszkowej 313, przy obciążeniu około 31138N. Po usunięciu obciążenia, niespieczona brył 320 została wypchnięta z zagłębienia

178 269 matrycy 302 i posiadała część przednią321 utwoirzonąprzez suwak dolny 303 i część tylnąutworzonąprzez suwak górny 315. Niespieczona bryła 320 zawierała zagęszczonąpierwszą mieszankę proszkową 314 i drugą mieszankę proszkową 313. Operacja ta była powtarzana do czasu, aż uformowana została odpowiednia ilość (około 72) niespieczonych brył, zawierających pierwszą mieszankę proszkową 314 i drugą mieszankę proszkową 313. Dodatkowo, uformowano kilka brył zawierających tylko pierwszą mieszankę proszkową 314 i innych brył, zawierających jedynie drugą mieszankę proszkową 313. Bryły te były wykorzystane jako próbki kontrolne podczas spiekania niespieczonych brył 320, w celu określenia typów zmian, które mogą się pojawić w wyniku współzagęszczenia pierwszej mieszanki proszkowej 314, kontaktującej się z drugąmieszanką proszkową.

Kiedy już uformowano odpowiednią ilość brył niespieczonych 320, bryły niespieczone 320 i próbki kontrolne zostały umieszczone w ciśnieniowym piecu do spiekania. W piecu obniżono ciśnienie do około pięciu 179,6 Pa, a następnie podniesiono temperaturę od w przybliżeniu pokojowej do około 177°C, przy szybkości około 3,3°C na minutę, w próżni, utrzymywano temperaturę około 177°C przez około 15 minut, podgrzewano od około 177°C do około 371°C przy szybkości około 3,3 °C na minutę, utrzymywano temperaturę około 371 °C przez około 90 minut, następnie podgrzewano od około 371 °C do około 427°C przy szybkości około 1,7°C (3°F) na minutę utrzymywano temperaturę około 427°C przez około 45 minut, podgrzewano od około 427°C do około 538°C przy około szybkości 1,4°C na minutę; utrzymywano przy około 538°C przez około 12 minut, podgrzewano od około 538°C do około 593°C przy szybkości około 1,4°C na minutę, a następnie od około 593°C do około 1121°C z szybkością około 4,4°C na minutę, utrzymywano temperaturę około 11'21°C przez około 30 minut przy podciśnieniu mieszczącym się w zakresie od około 13 mikrometrów do około 29 mikrometrów, podgrzewano od około 1121°C do około 1288°C przy szybkości około 4,4°C na minutę, utrzymywano przy około 1288°C przez około 30 minut i wtedy wprowadzano argon do ciśnienia około 538,8 Pa. Z kolei piec podgrzano od około 1288°C do około 1510°C z szybkością około 3,3°C na minutę, i wprowadzano argon do ciśnienia około 5516 kPa, a potem utrzymywano temperaturę około 1510°C przez około 5 minut, a następnie zasilanie pieca zostało wyłączone i piecowi orazjego zawartości pozwolono ochłodzić się do temperatury w przybliżeniu pokojowej przy szybkości około 5,6°C na minutę.

Kilka korpusów cer metalicznych spiekanych (posiadających teraz średnice około 15,9 mm i kąty zawarte wierzchołkowe około 75°), zawierających spieczone próbki kontrolne dla spiekanej jedynie pierwszej mieszanki proszkowej i spiekanej jedynie drugiej mieszanki proszkowej, zostało scharakteryzowanych przy wykorzystaniu metalografii, chemicznej analizy aerometrycznej, określenia właściwości magnetycznych i analizy rentgenowskiej rozpraszania energii (EDS).

Tabela I przedstawia wyniki określenia właściwości pierwszego segmentu i drugiego segmentu korpusów cer metalicznych wykonanych według niniejszego przykładu i spiekanych próbek kontrolnych jedynie z pierwszej mieszanki proszkowej i jedynie drugiej mieszanki proszkowej. Wyniki chemicznej analizy aerometrycznej wskazują, że spoiwo kobaltowe przeszło z pierwszej mieszanki proszkowej do drugiej mieszanki proszkowej podczas zagęszczania bryły niespieczonej w celu uformowania korpusu cermetalicznego. To przejście spoiwa kobaltowego ma wpływ na twardość pierwszego segmentu względem spiekanych próbek kontrolnych z jedynie pierwszej mieszanki proszkowej drugiego segmentu względem korpusu cermetalicznego spiekanego jedynie drugiej mieszanki proszkowej. Fig. 4A jest fotomikrografią, wykonanąprzy około 3,4 krotnym powiększeniu, przekroju wzdłużnego przez spieczony korpus cermetaliczny 401, posiadający pierwszy segment 414, stykający się z drugim segmentem 413 na powierzchni granicznej 417. Część przednia 421 odpowiada przedniej części bryły niespieczonej, a część tylna 422 odpowiada części tylnej bryły niespieczonej. Badanie powierzchni granicznej 417 pomiędzy pierwszym segmentem 414 i przynajmniej jednym drugim segmentem 413 przy powiększeniu około 500x, jest przedstawione na fig. 4B, podczas kiedy przy powiększeniu około 1500x na fig. 4E. Fig. 4C i 4D sąfotomikrografiami pierwszego segmentu 414

178 269 i drugiego segmentu 413, wykonanymi przy powiększeniu około 500x, podczas kiedy fig.4F i 4G są fotomikrografiami pierwszego segmentu 414 i drugiego segmentu 413, wykonanymi przy powiększeniu około 1500x. Pierwszy segment 414 i drugi segment 413 są identyczne na fig. 4E, 4F oraz 4G i zawierają spoiwo w postaci stopu kobaltowego 425, gruboziarnisty węglik wolframu 426 i drobnoziarnisty węglik wolframu 427. Powstająca samoczynnie powierzchnia graniczna 417 jest dobrze widoczna fig. 4E jako gwałtowna zmiana rozmiaru ziaren węglika wolframu. Istnieje samoczynnie wytwarzane wiązanie metaliczne, które jest wolne od pęknięć i wtrąceń. Te zwarte, spiekane korpusy cermetaliczne są także wolne od fazy eta i porowatości C.

TABELA I

WYNIKI OKREŚLENIA WŁAŚCIWOŚCI SEGMENTÓW KORPUSU CERMETALICZNEGO
	WYKONANEGO WEDŁUG PRZYKŁADU 1 I PRÓBEK KONTROLNYCH
	Wyniki chemicznej analizy aerometrycznej (% wagowe)*	Twardość	Średni obli- czony wymiar ziaren	Koercja, H	^Nasycenie magnetyczne
	Co	Ta	Ti	Fe	Ni	Rockwell A	Mikron	Ersted'	Procent#
NINIEJSZY WYNALAZEK
Pierwszy	5,45	0,26	0,16	0,06	0,02	87,6	7,8	76	92
segment	5,48	0,26	0,16	0,07	0,02
Drugi	10,75	0,285	0,17	0,13	0,02	88,4	2,8	111	91
segment	10,78	0,285	0,17	0,13	0,02
PRÓBKI KONTROLNE
Spieczona	10,08	0,28	0,40	0,10	0,04	86,1	6,7	51	100
PMP*								50	100
Spieczona	9,00	0,278	0,15	0,10	0,02	86,1	2,8	124	91
DMP**	9,01	0,275	0,16	0,11	0,02			125	92

*PMP = pierwsza mieszanka proszkowa **DMP = druga mieszanka proszkowa $ podczas badania, zawartość Nb, Cr i V wynosiła zwykle mniej niż około 0,01% wagowych. Bilans materiału wynosi W + C + inne mniejsze domieszki #100 procent = około 160 emu na gram albo 1,7 tesli albo 17000 gausów ! 1 ersted = 79,58 amperozwojów na metr (A/m) = 0,08 kiloamperozwojów na metr (kA/m)

W celu określenia rozkładu kobaltu wewnątrz korpusu cermetalicznego wykonanego sposobem według niniejszego przykładu 1, zamontowaną i wypolerowanąpróbkę poddano analizie za pomocąniestandardowej analizy kroplowej, z wykorzystaniem badania rentgenowskiego rozpraszania energii (EDS) dla dwóch różnych średnic korpusu cermetalicznego. Dokładnie, zastosowano mikroskop elektronowy skaningowy JSM-6400 (model nr ISM64-3, JEOL LTD, Tokyo, Japan) wyposażony w system działa elektronowego katodowego LaB₆ i system rentgenowski rozpraszania energii z czujnikiem krzemowo-litowym (Oxford Instrument Inc., Analytical System Division, Microanalysis Group, Bucks, England) przy potencjale przyspieszającym około 20 keV. Przeszukiwane obszary miały wymiar około 125 mikrometrów na około 4 mikrometry. Każdy obszar był przeszukiwany przez równy okres czasu (około 50 sekund). Rozmiar kroku pomiędzy sąsiadującymi obszarami wynosił około 0,1 mm. Fig. 5 A i 5B przedstawiająwyniki tych analiz niestandardowych, wykonanych na szerokości segmentu. Fig. 5A odpowiada wynikom analizy kroplowej wykonanej przy średnicy około 10,5 mm i przedstawia krokowe stopniowanie zawartości kobaltu od pierwszego segmentu (średnio około 11,9% wagowych) do drugiego segmentu (średnio do około 7,2% wagowych). Podobnie, fig. 5B przedstawia wyniki analizy kroplo22

178 269 wej dla średnicy wynoszącej około 15,5 mm i także sugeruje krokowe stopniowanie zawartości kobaltu od segmentu pierwszego (średnio około 12,3% wagowych) do segmentu drugiego (średnio około 7,6% wagowych) korpusu cermetalicznego. Figura 6 przedstawia wyniki profilu twardości korpusu cermetalicznego, który wykazuje, że twardość pierwszego segmentu (części wewnętrznej albo rdzeniowej tego korpusu cermetalicznego), wynosząca Rockwell A « 87,4-87,8, jest mniejsza niż twardość drugiego segmentu (części zewnętrznej albo obwodowej niniejszego korpusu cermetalicznego), która wynosi Rockwell A » 88,3-88,7.

Na figurze 7 jest przedstawione narzędzie tnące 701 według wynalazku zawierające korpusy cermetaliczne spiekane wykonane według niniejszego przykładu 1, które są przylutowane do korpusu stalowego. Lutowanie korpusów cer metalicznych jest wykonane przy zastosowaniu materiałów ujawnionych w powszechnie dostępnym opisie patentowym USA nr 5,324,098, zatytułowanym „Narzędzie tnące posiadające końcówkę z występami”. Narzędzie tnące 701 składa się z wydłużonej obsady 705 z dołączoną twardąkońcówką tnącą702. Obsada 705 posiada koniec przedni 710 i koniec tylny 707. Pomiędzy końcami przednim 710 i tylnym 707 znajduje się część o zwiększonej średnicy 711 i część o zmniejszonej średnicy 706 oddzielone promieniowo wystającym kołnierzem 704. Koniec przedni 710 ma gniazdo 709 do przyjmowania końcówki tnącej 702. Końcówka tnąca 702 składa się z pierwszego segmentu 714 i drugiego segmentu 715, przynajmniej częściowo samoczynnie połączonych metalicznie na powierzchni granicznej 717. Końcówka 702jest połączona z obsadą 705 poprzez elementy mocujące 703. Elementy mocujące 703 korzystnie obejmująwarstwę lutowaną, lub strefę pasowania skurczowego, pasowania z wciskiem i ich połączenie. Narzędzie tnące 701 korzystnie zawiera elementy utrzymujące, przedstawione na fig. 7 korzystnie w postaci tulei przytrzymującej 708.

Narzędzie tnące 701 było stosowane do urabiania węgla. W szczególności, węgiel posiadający wytrzymałość na ściskanie albo twardość wynoszącą około 12 MPa był urabiany na wysokości około 3 metrów na danym odcinku przy zastosowaniu narzędzi wcześniej szych, wykonanych z gruboziarnistego stopu węglika karbidu (patrz próbka 10 w Tabeli V), i narzędzi zawierających korpusy cermetaliczne wykonane według niniejszego przykładu 1. Po 4 metrach, 8 metrach i 12 metrach urabiania określona została zmiana długości narzędzi tnących zawierających korpusy cermetaliczne wcześniejsze i narzędzi tnących zawierających korpusy cermetaliczne wykonane według niniejszego wynalazku. Zmierzony także kąt wierzchołkowy zakończenia niektórych narzędzi. Wyniki określone po 4 metrach, 8 metrach i 12 metrach dla różnych położeń są zebrane, odpowiednio, w Tabelach Π, III i IV. W szczególności, Tabele II, III i IV przedstawiają położenie narzędzia tnącego, zmianę długości dla narzędzia tnącego zawierającego korpusy cermetaliczne wcześniejsze i narzędzia zawierającego korpusy cermetaliczne według niniejszego wynalazku, stosunek zmiany długości, wielkości kąta wierzchołkowego dla narzędzia tnącego znanego,wielkości kąta wierzchołkowego dla narzędzia tnącego według niniejszego wynalazku i stosunek zmiany kąta wierzchołkowego dla narzędzia tnącego znanego do zmiany kąta wierzchołkowego narzędzia tnącego według niniejszego wynalazku. Należy zauważyć, że kąt wierzchołkowy dla wszystkich narzędzi wynosił na początku 75°.

T A B E L A II

CECHY CHARAKTERYSTYCZNE NARZĘDZIA PO URABIANIU PRZEZ CZTERY METRY
Położenie#	zmiany długości (mm)	kąt zawarty (stopnie)
rozwiązania wcześniejsze	niniejszy wynalazek	stosunek	rozwiązania wcześniejsze	niniejszy wynalazek	stosunek*
1	2	3	4	5	6	7
1	1,91	0,84	2,3:1	89	80	2,8:1
2	0,71	0,82	0,9:1	80	80	1,0:1
3	0,99	0,99	1,0:1	81	80	2,1:1

178 269

Tabela II (ciąg dalszy)
1	2	3	4	5	6	7
4	1,93	1,27	1,5:1	91	83	2,0:1
5	2,72	0,89	3,1:1	96	80	4,2:1
6	1,55	1,12	1,4:1	88	80	2,6:1
średnio	1,63	0,99	1,6:1	88	81	2,2:1

T A B E L A III

CECHY CHARAKTERYSTYCZNE NARZĘDZIA PO URABIANIU PRZEZ OSIEM METRÓW
Położenie#	zmiany długości (mm)	kąt zawarty (stopnie)
rozwiązania wcześniejsze	niniejszy wynalazek	stosunek	rozwiązania wcześniejsze	niniejszy wynalazek	stosunek*
1	2,29	0,56	4,0:1	92	80	3,4:1
2	1,75	2,26	0,8:1	90	87	1,3:1
5	2,13	1,35	1,6:1	94	83	2,4:1
6	2,36	1,50	1,6:1	96	85	2,1:1
średnio	2,33	1,40	1,5:1	93	84	2,0:1

TABELA IV

CECHY CHARAKTERYSTYCZNE NARZĘDZIA PO URABIANIU PRZEZ DWANAŚCIE METRÓW
Położenie#	zmiany długości (mm)	kąt zawarty (stopnie)
rozwiązania wcześniejsze	niniejszy wynalazek	stosunek	rozwiązania wcześniejsze	niniejszy wynalazek	stosunek*
2	3,07	1,09	2,8:1	97	81	3,7:1
3	0,97	1,68	0,6:1	83	78	2,7:1
4	1,93	2,49	0,8:1	86	82	1,6:1
6	2,36	0,30	0,8:1	91	93	0,9:1
średnio	2,08	2,06	1,0:1	89	84	1,6:1

*Zmiana kąta zawartego wierzchołkowego według niniejszego wynalazku: zmiana kąta zawartego wierzchołkowego według rozwiązań wcześniejszych # Dane dla położeń 3 i 4 w Tabeli III oraz 1i 5 w Tabeli IV nie mogą być podane, ponieważ zarówno narzędzia według niniejszego wynalazku jak i rozwiązań wcześniejszych zawiodły, na przykład poprzez wadę lutowania albo uszkodzenie narzędzia.

W celu graficznego przedstawienia różnych aspektów niniejszego wynalazku, fig. 8 i 9 przedstawiaj ąporównanie pomiarów profili końcówek narzędzi tnących według niniejszego wynalazku (linia ciągła), zakończeń według rozwiązań wcześniejszych (linia przerywana) i początkowego profilu zakończenia (linia kropkowa),jako funkcji położenia w narzędziu tnącym dla położeń 1,3 i 5 po 4 metrach urabiania, oraz położeń 1,5 i 6 po 8 metrach urabiania. Dane dla Tabel II, III i IV i porównania przedstawione na fig. 8 i 9 dowodzą, że korpusy cermetaliczne wykonane według niniejszego wynalazku wykazują lepszą odporność na ścieranie, jednocześnie zasadniczo utrzymując ich oryginalne profile. Tak więc, niniejszy wynalazek zapewnia sposób

178 269 wytwarzania korpusów cer metalicznych wykazujących lepsze właściwości dla zastosowań obejmujących usuwanie materiałów.

Przykład 2

W przykładzie 2 zastosowano taką samą procedurę jak w przykładzie 1, w celu ukształtowania korpusów cermetalicznych spiekanych posiadających średnicę około 17,5 mm, z tą różnicą, że w przykładzie 2 masa całkowita bryły niespieczonej wynosiła około 47 gramów, a nie 27 gramów, a średnica bryły niespieczonej wynosiła około 21 mm. Dodatkowo, obciążenie scalające stosowane do kształtowania brył niespieczonych w przykładzie 2 wynosiło około 37365 N, a nie 31138 N.

Takjak w przykładzie 1, dla porównania wykonano próbki kontrolne, zawierające jedynie pierwszą mieszankę proszkową albo jedynie drugą mieszankę proszkową. Wynikowe korpusy cermetaliczne zostały scharakteryzowane w sposób podobny do tych z przykładu 1. Tabela V zestawia procenty wagowe pierwszej mieszanki proszkowej i drugiej mieszanki proszkowej, które zostały połączone w celu ukształtowania brył niespieczonych, a ostatecznie korpusów cer metalicznych zagęszczonych, wymiar strefy pierwszej mieszanki proszkowej, wyniki analizy aerometrycznej chemicznej, wyniki pomiarów twardości, wyniki pomiarów właściwości magnetycznych. Tak więc przykład 2 ukazuje sposób dostosowywania zawartości spoiwa pierwszego segmentu i drugiego segmentu dla korpusu cermetalicznego wykonanego za pomocą sposobów według niniejszego wynalazku. Wyniki świadczą o tym, że cały zakres ilości pierwszej mieszanki proszkowej jest połączony z przynajmniej jedną dodatkową mieszanką proszkową przy kształtowaniu korpusów cermetalicznych według niniejszego wynalazku.

Korpusy kompozytowe cermetaliczne według wynalazku mogąbyć stosowane do manipulacji materiałami albo usuwania, obejmującego, na przykład, zastosowania górnicze, budowlane, rolnicze i usuwania metali. Kilka przykładów zastosowań rolniczych obejmuje pudła nasienne, wkładki dla narzędzi rolniczych, ostrza tarczowe, karczownice albo rozcieracze, narzędzia żłobiące, oraz narzędzia do obróbki gruntu. Kilka przykładów zastosowań górniczych i budowlanych obejmuje narzędzia tnące albo kopiące, świdry ziemne, wiertła mineralne albo skalne, ostrza wyposażenia budowlanego, noże toczne, narzędzia do obróbki gruntu, urządzenia rozdrabniające, narzędzia kopiące i inne narzędzia górnicze i budowlane. Kilka przykładów zastosowań do usuwania materiałów obejmuje wkładki skrawające albo frezujące materiały, wkładki skrawające albo frezujące materiały zawierające elementy zwijające wióry, oraz wkładki skrawające albo frezujące materiały, zawierające powłoki nakładane poprzez dowolne sadzanie chemiczne fazy gazowej (CVD), osadzanie ciśnieniowe z fazy gazowej (PVD), powlekanie konwersyjne, i tak dalej. Wyroby z korpusem kompozytowym cermetalicznym według wynalazku mogą być stosowane zwłaszcza w takich zastosowaniach związanych ze ścieraniem, gdzie wyrób zawiera, na przykład, wybranąwcześniej geometrię z krawędzią natarcia obrabiającą albo usuwającąmateriały (na przykład skałę, drewno, rudę, węgiel, ziemię nawierzchnię drogi, materiały syntetyczne, metale, stopy, materiały kompozytowe (kompozyty matrycowe ceramiczne (CMC), kompozyty matrycowe metaliczne (MMc), oraz kompozyty matrycowe polimerowe albo tworzyw sztucznych (PMC), polimery, itd.). Bardziej szczegółowo, wyroby mogą być stosowane w zastosowaniach, gdzie pożądane jest zasadnicze utrzymanie wybranej wcześniej geometrii podczas czasu użytkowania wyrobu.

178 269 •3

TABELA V

nasyce- nie magne- tyczne	procent”	91	94	d	92	1	1	d	04 d	d	94	d d	89
koercja, Hc	ersted'	11 i“4	79	04 0·*	76	I	1		76	109	Tt C	57	125
twardość 1	Rockwell A	88,6	87,8	88,4	87,7		1	88,4	87,6	88,3	87,6	0“4 SO* 00	d* 00
średni obliczony rozmiar ziaren	mikrony _1	2,91	O	2,92	7,07	1	t	2,90	98*9	2,90	6,93	0H Ol o*	Ol °°0 of
' 11 ' 1 III-·- 1 .......... .1 ......... 1 | wyniki anaiizy aerometrycznej chemicznej (% wagowe)	Cr 1	0,01 0,01	0,02 0,01	IO‘O I0‘0	<0,01 0,01	<0,01	04 04 © ©a ©* ©*	<0,01	ł—< Ol © © ©* ©Γ	0,01 0,02	<0,0 i	rH © ©* V	<0,01
Fe	Ti* 3 O* ©*	o, οι ł·^ ©* o	3 Ό T-H ł—< ©* ©*	04 «2 0* 0-^ cT ©*	0,15 0,15	0, 3» 0·4 ^4 cT ©*	3 31 0^ ©* ©*	<2 Tf^4 ©*©*	0-1 oo —-4 04 O* ©*	Ol 04 O* ©*	O- Γ T—4 ^4 O* ©*	0,13 0,13
no	3 nO o ©* ©*	0,04 0,04	0,05 0,04	tt o o ©0 ©0	0,06 0,05	0,04 0,04	0,04 0,04	0,04 0,04	3 \O © © ©* ©*	0,04 0,04	Tf 3 © © ©* o~	Tf 0 © © O* ©*
H	00 00 o* o*	0,15 0,15	0,17 0,17	»2 «2 0»4 T“4 O* ©	d 00 0-t 0«d ©* ©	3 3) 0H 0-4 O &	0,17 0,17	3 3 0^ 04 O* o*	oo d r-t 04 O* ©*	3 3 ©* O*	0D \o o* ©*	o- —«—4 ©* o*
Ta	r- oo 04 04 o* o*	m <2 04 04^ o* ©*	0,28 048 1	0,23 0,22	d © 04 m	0,23 0,23	0,28 0,27	Tf τ±· 04 04 ©Γ ©*	0,29 0,29	<2 (2 Ol Ol ©*	3 Tt 04 Ol θ O*	N 00 04 04 cT ©*
Co	dd 00^ 00^ d* d*	5,79 5,74	10,14 10,09	5, 00 Ογ O\ 3* 3?	10,52 10,49	© 3 ©^ ©^ \O kO	10,41 10,41	O- 0 0^ 04 O \o	10,74 10,77	6.33 6.34	3 \O 3^ 3^ d* d*	31 \O ©Λ d* d*
lokalizacja wewnątrz próbki	segmeni drugi 1	segment pierwszy	segmeni drugi	segment pierwszy	segmeni drugi	segment pierwszy	segmeni drugi	segment pierwszy	segmeni drugi	segment pierwszy	1	1
porcie wsadowe	. * 00 CL *D	78,7		o? o*		68,9		68,9		64,0		©	100
. * * ε		21. 04		26,8				m		36,0	© © 0“4	©
PMP* wymiary stref	średnica mm	00*	9*8	sO^ CO	00*	d*	1	1
długość mm	15,5	N* 0·^	19,6	19,6	19,3	1	1
	próbka nr	c« 00	74	91 Cs	92	82	©	Ol Ol

O

CU

O

G ,g +

O +

£

X>

'O

O s •S §

W

N CU o ⁰³ Ł ii a 3 8 S S 2 S s £ «5 £ OO s

4/ s

cc

G *03 ’C o

cc ε

co

G jc £

. Ό > 3 ·— « U2 O * O Λ ° Z o4= δ .Ξ I s xo rX) -Γ θ o o £

O G o g •g 2

N «> •Z2 03 ^G fi '5? 3 ή ε ε ° Ξ o *c5

S o ε

·*».

CC

G

O 'o¹ o

b0 o

CU

CC o

o o* <υ ε

CC

G £

O

O* cc ii ~ X) C Ό <0 u- O CU o cc cL, •o 77 •N O CC O 44 — & =tt o

1-.

<u

CU ε

cc in d

ΓII

-σ <t>

σι u>

<υ

178 269

Fig. 2E

178 269

Fig. 3C

178 269

Fig. 4A

422

178 269

414 413

414 Fig. 4C 413 Fig. 4D

178 269

414 413

425

Fig. 4F 426

427 Fig. 4G 425

178 269

Fig. 5A

Fig. 5B

178 269

Fig. 6

Fig. 7

708

707

178 269

od ©

Fig- 8A

178 269

Fig. QC ^{Fig 9A}

178 269

σι hi) £

Fig. 9B

178 269

Fig. 2A Fig. 2B

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 6,00 zł.

Claims (53)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Korpus kompozytowy cermetaliczny, mający pierwszy segment, zawierający pierwszy składnik ceramiczny i pierwsze spoiwo oraz co najmniej jeden drugi segment, zawierający drugi składnik ceramiczny i drugie spoiwo, znamienny tym, że pierwszy składnik ceramiczny pierwszego segmentu (102,210,414,614) zawiera ziarna, których średni rozmiarjest zawarty w zakresie od około 0,5 pm do około 8 pm, a zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie (102,210,414,614) wynosi około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi składnik ceramiczny co najmniej jednego drugiego segmentu (103,211,212,413,613) zawiera ziarna, których średni rozmiar jest mniejszy niż średni rozmiar ziaren pierwszego składnika ceramicznego pierwszego segmentu (102,210,414,614), a zawartość drugiego spoiwa w drugim składniku ceramicznym co najmniej jednego drugiego segmentu (103,211,212,413,613),jest większa niż zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie (102, 210, 414, 614), przy czym pierwszy segment (102,210,414,614) i co najmniej jeden drugi segment (103,211,212,413,613) są co najmniej częściowo oddzielone co najmniej jedną samoczynnie utworzoną powierzchnią graniczną (104, 417,617) przy czym na powierzchni graniczna (104, 417,617) występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa w pierwszym segmencie (102., 210,414,614) i w co najmniej drugim segmencie (103, 211, 212, 413, 613).
2. 2. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia graniczna (10-4,417, i»17) co najmniej częściowo przecina co najmniej jednązewnętrznąpowierzchnię (208) korpusu kompozytowego cermetalicznego (101, 201,202,203, 204, 205, 206,410).
3. 3. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy składnik ceramiczny pierwszego segmentu (102,210,414,614) i drugi składnik ceramiczny drugiego segmentu (103,211,413, 613) zawiera co najmniej jeden składnik z borków, węglików, azotków, tlenków, krzemków, lub ich mieszanin, roztworów i ich kombinacji.
4. 4. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu z grup 3,4, 5 i 6 według IUPAC.
5. 5. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny zawiera co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu spośród Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo i W. *
6. 6. Korpus według zastrz. 5, znamienny tym, że pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny stanowi węglik wolframu.
7. 7. Korpus według zastrz. 4, znamienny tym, że pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny stanowi węglik wolframu.
8. 8. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi średni rozmiar ziaren w co najmniej jednym drugim segmencie (103,211,212,413,613) wynosi od około 0,5 pm do około 8 μτη, korzystnie od około 1pm do około 5 pm, a szczególnie korzystnie od około 2 pm do około 5 pm.
9. 9. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze spoiwo pierwszego segmentu (102,210,414, 614) i drugie spoiwo drugiego segmentu (103,211,212,413, 613) zawierają co najmniej jeden metal z grup 8, 9 i 10 według IUPAC, ich mieszaniny, stopy i ich kombinacje.
10. 10. Korpus według zastrz. 9, znamienny tym, że pierwsze spoiwo pierwszego segmentu (102,210,414,614) i drugie spoiwo drugiego segmentu (103,211,212,413,613) zawierają co najmniej jeden metal spośród żelaza, niklu, kobaltu, ich mieszanin i ich stopów.

    178 269
11. 11. Korpus według zastrz. 10, znamienny tym, że pierwsze spoiwo pierwszego segmentu (102,210,414,614) i drugie spoiwo drugiego segmentu (103,211,212., 413,613) zawuerająkobalt i jego stopy.
12. 12. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze spoiwo pierwszego segmentu (102, 210,414, 614) ma średnią drogę swobodną od około 0,5 pm do około 2,5 pm.
13. 13. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że drugie spoiwo co najmniej jednego drugiego segmentu (103, 211, 212, 413, 613) ma średnią drogę swobodną od około 0,5 pm do około 1,5 pm.
14. 14. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie (102, 210,414, 614) wynosi około 5,5% do około 8% wagowych.
15. 15. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek objętości pierwszego segmentu (102,210,414, 614) do objętości co najmniej jednego drugiego segmentu (103,211,212,413, 613) wynosi od około 0,25 do około 4.
16. 16. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że twardość pierwszego segmentu (102, 210,414,614) jest mniejsza niż twardość co najmniej jednego drugiego segmentu (103,211,212, 413, 613).
17. 17. Korpus według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchni granicznej (104, 417, 617) występuje skokowa zmiana średniej wielkości ziarna węglika wolframu pomiędzy pierwszym segmentem (102,210,414,614) i co najmniej jednym drugim segmentem (103,211,212, 413, 613).
18. 18. Sposób wytwarzania korpusu kompozytowego cermetalicznego, polegający na tym, że przygotowuje się pierwszą mieszankę proszkową, zawierającą pierwszy składnik ceramiczny o dobranym pierwszym średnim rozmiarze ziaren, oraz pierwsze spoiwo w dobranej ilości oraz przygotowuje się co najmniej jedną drugą mieszankę proszkową, zawierającą drugi składnik ceramiczny o dobranym drugim średnim rozmiarze ziaren, oraz drugie spoiwo w dobranej ilości, po czym umieszcza się obok siebie pierwszą mieszankę proszkową i co najmniej jednej drugą mieszankę proszkową, kształtując co najmniej jednąi co najmniej częściowąpowierzchnię styku pomiędzy tymi dwiema mieszankami proszkowymi, a następnie podgrzewa się umieszczone obok siebie co najmniej dwie mieszanki proszkowe do temperatury co najmniej częściowego ich zagęszczając i wiążąc ze sobą w postać korpusu kompozytowego cermetalicznego, znamienny tym, że dobiera się pierwszy średni rozmiar ziaren w zakresie od około 0,5 pm do około 12 pm, a ilość pierwszego spoiwa dobiera się w zakresie od około 5% wagowych od około 15% wagowych, natomiast do drugiej mieszanki proszkowej (313) dobiera się ziarna o drugim średnim rozmiarze mniejszym niż pierwszy średni rozmiar ziaren pierwszej mieszanki proszkowej (314) i zawartym w zakresie od 0,5 pm do około 8 pm, a ilość drugiego spoiwa dobiera się mniejszą o około 2% od ilości pierwszego spoiwa w pierwszej mieszance proszkowej (314) i obrabia się umieszczone obok siebie pierwszą mieszankę proszkową (314) i co najmniej jednej drugą mieszankę proszkową (313) kształtując korpus kompozytowy cermetaliczny (101, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 401) mający pierwszy segment (102,210, 414, 614) o zawartości pierwszego spoiwa od około 5% do około 10% wagowych, połączony co najmniej częściowo samoczynnie utworzoną powierzchnią granicznej (104, 417, 617) z co najmniej jednym drugim segmentem (103, 211, 212, 413, 613) o zawartości drugiego spoiwa większej niż zawartość pierwszego spoiwa przy skokowej zmianie zawartości spoiwa na powierzchni granicznej (104, 417, 617).
19. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że kształtuje się powierzchnię graniczną (104, 417,617) do przecięciajej z co najmniej jednąpowierzchnią (207) korpusu kompozytowego cermetalicznego (101, 201, 202, 203, 204, 205,206, 401).
20. 20. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że na pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden składnik z boreków, węglików, azotków, tlenków, krzemków, lub ich mieszanin, roztworów i ich kombinacji.
21. 21. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że na pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu z grup 3,4, 5 i 6 według IUPAC.

    178 269
22. 22. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że na pierwszy składnik ceramiczny i drugi składnik ceramiczny dobiera się co najmniej jeden węglik co najmniej jednego metalu spośród Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo i W.
23. 23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że na pierwszy składnik ceramiczny i na drugi składnik ceramiczny wybiera się węglik wolframu.
24. 24. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że dobiera się pierwszy średni rozmiar ziaren w zakresie od około 3 gm do około 10 gm, a drugi średni rozmiar ziaren dobiera się w zakresie od około 1gm do około 5 gm.
25. 25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że dobiera się pierwszy średni rozmiar ziaren w zakresie od około 5 gm do około 8 gm, a drugi średni rozmiar ziaren dobiera się w zakresie od około 2gm do około 5 gm.
26. 26. Sposób według zastrz . 18, znamienny tym, że ihśść piewsszego spoiwa w piewseej mieszaninie proszkowej (314) dobiera się w zakresie od około 9% wagowych do około 10% wagowych, a pierwszy segment (102 ,210, 414, 614) korpusu kompozytowego cermetal^z-nego (101,201,202, 203,204,205,206,401) kształtuje się o zwartości pierwszego spoiwa od około 5,5% do około 8% wagowych.
27. 27. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że na spoiwo pierwszej mieszanki proszkowej (314) i co najmniej jednej drugiej mieszanki proszkowej wybiera się co najmniej jeden metal z grup 8, 9 i 10 według IUPAC, ich mieszaniny, stopy i ich kombinacje.
28. 28. Sposób według zastrz. 27, znamienny tym, że na spoiwo pierwszej mieszanki proszkowej (314) i co najmniej jednej drugiej mieszanki proszkowej (313) wybiera się co najmniej jeden metal spośród żelaza, niklu, kobaltu, ich mieszanin i ich stopów.
29. 29. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że na spoiwo pierwszej mieszanki proszkowej (314) i co najmniej jednej drugiej mieszanki proszkowej (313) wybiera się kobalt i jego stopy.
30. 30. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że z umieszczonej obok siebie pierwszej mieszanki proszkowej (314) i co najmniej jednej drugiej mieszanki proszkowej (313) kształtuje się bryłę poprzez co najmniej jedną obróbkę spośród prasowania, odlewania zawiesinowego, odlewania z gęstwy, odlewania taśmowego, formowania wtryskowego, wytłaczania i ich kombinacji.
31. 31. Sposób według zastrz. 30, znamienny tym, że kształtuje się bryłę- poprzez prasowanie.
32. 32. Sposób według zastfz. 18, znamienny tym, że podczas przynajmniej części zagęszczania w danej temperaturze, poddaje się pierwszą mieszankę proszkową (314) i co najmniej jedną drugą mieszankę proszkową (313) działaniu ciśnienia.
33. 33. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że podczas umieszczania obok siebie co najmniej części co najmniej dwóch mieszanek proszkowych (314,313) kształtuje się je w bryłę o wybranym kształcie.
34. 34. Końcówka tnąca do narzędzia tnącego z korpusem kompozytowym cermetalicmy^, zawierająca częśś przednią z powierzchnią rozciągającą się promieniowo na zewnątrz i do tyłu wzdłuż osi wzdłużnej oraz częśś tylną połączona z częścią przednią i usytuowaną z tyłu za nią wzdłuż osi końcówki, przy czym częśś przednia zawiera dwa segmenty, z których pierwszy tworzy powierzchnię prowadzącą|oeredeiej części i zawiera pierwszy zestaw cermetaliczny, a drugi segment, przyległy do pierwszego segmentu, tworzy zewnętrzna powierzchnie przedniej części i zawiera drugi zestaw cermetalicmy, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera pierwszy składnik ceramiczny, którego ziarna mająpierwszy średni rozmiar w zakresie od około 0,5 gm do około 12 gm, i zawiera pierwsze spoiwo w ilości od około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o średnim rozmiarze od około 0,5 gm do około 8 gm i zawiera drugie spoiwo w ilości od około 8% do około 15% wagowych, przy czym zawartość pierwszego spoiwajest mniejsza niż zawartość drugiego spoiwa, a pierwsza wielkość ziarna jest większa niż druga wielkość ziarna i pierwszy zestaw cermetalicmy pierwszego segmentu (102, 210,414, 614,714), o większej odporności na zużycie, jest usytuowany wewnątrz względem drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu (103,211,212,413,613,713), o mniejszej odporności na zużycie, i jest z nim połączony metalurgicznie na powierzchni granicz178 269 nej (104,417,617,717), na której występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa pomiędzy pierwszym segmentem (102,, 210,414,614,714) i drugim segmentem (103,, 211,212,413,613,713).
35. 35. Końcówka tnąca według zastrz. 34, znamienna tym, że z pierwszy segment (102,210, 414, 614, 714) wystaje do przodu poza drugi segment (103, 211,212,413, 613, 713).
36. 36. Końcówka tnąca według zastrz. 34, znamienna tym, że twardość drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu (103,211,212,413,613,713)jest wyższa niż twardość pierwszego zestawu cermetalicznego pierwszego segmentu (103,211,212,413,613, 713).
37. 37. Końcówka tnąca według zastrz. 34, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny i drugi zestaw cermetaliczny zawierają węglik wolframu, a pierwsze spoiwo i drugie spoiwo są wybrane z grupy obejmującej kobalt i stopy kobaltu.
38. 38. Końcówka tnąca według zastrz. 32, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny i drugi zestaw cermetaliczny są wolne od fazy eta.
39. 39. Końcówka tnąca według zastrz. 32, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera od około 5,5% do około 8% wagowych kobaltu, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera od około 8% do około 15%o wagowych kobaltu.
40. 40. Końcówka tnąca według zastrz. 32, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 3 pm do około 10 pm, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 1pm do około 5 pm.
41. 41. Końcówka tnąca według zastrz. 40, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 5 pm do około 8 pm, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 2pm do około 5 pm.
42. 42. Końcówka tnąca według zastrz. 36, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny ma twardość co najmniej 87 Rockwell A.
43. 43 .Końcówka taąca według zastz. . 36, znamienna, tym, że diugi zestaw cermetaliczny ma twardość co najmniej 88 Rockwell A.
44. 44. Narzędzie tnące z korpusem kompozytowym cermetalicznym, zawierające wydłużoną obsadę, posiadającąprzeciwległe końce przedni i tylny oraz końcówkę tnącą przymocowaną do końca przedniego obsady, przy czym końcówka tnąca zawiera część przednią z powierzchnią rozciągającą się promieniowo na zewnątrz i do tyłu wzdłuż osi wzdłużnej oraz część tylną połączona z częściąprzedniąi usytuowanąz tyłu za niąwzdłuż osi końcówki, która to część przednia zawiera dwa segmenty, z których pierwszy tworzy powierzchnię prowadzącąprzedniej części i zawiera pierwszy zestaw cermetaliczny, a drugi segment, przyległy do pierwszego segmentu, tworzy zewnętrzna powierzchnie przedniej części i zawiera drugi zestaw cermetaliczny, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera pierwszy składnik ceramiczny, którego ziarna mająpierwszy średni rozmiar w zakresie od około 0,5 pm do około 12 pm, i zawiera pierwsze spoiwo w ilości od około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o średnim rozmiarze od około 0,5 pm do około 8 pm i zawiera drugie spoiwo w ilości od około 8%o do około 15% wagowych, przy czym zawartość pierwszego spoiwajest mniejsza niż zawartość drugiego spoiwa, a pierwsza wielkość ziarna jest większa niż druga wielkość ziarna i pierwszy zestaw cermetaliczny pierwszego segmentu (102,210,414, 614,714), o większej odporności na zużycie, jest usytuowany wewnątrz względem drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu (103,211,212,413,613,713), o mniejszej odporności na zużycie, i jest z nim połączony metalurgicznie na powierzchni granicznej (104,417, 617, 717), na której występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa pomiędzy pierwszym segmentem (102,210,414, 614, 714) i drugim segmentem (103,211, 212, 413, 613, 713).
45. 45. Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że pierwszy segment 102, 210, 414,614,714) wystaje do przodu poza drugi segment (103,211,212,, 413,613,713) w końcówce tnącej (101, 201,202, 203, 204, 205, 206, 702).
46. 46 Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że twardość drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu (103,211, 212,, 413, 613, 713) jest wyższa niż twardość pierwszego zestawu cermetalicznego pierwszego segmentu (103, 211, 212., 413, 613, 713).

    178 269
47. 47. Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny i drugi zestaw cermetaliczny zawierają węglik wolframu, a pierwsze spoiwo i drugie spoiwo są wybrane z grupy obejmującej kobalt i stopy kobaltu.
48. 48. Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny i drugi zestaw cermetaliczny są wolne od fazy eta.
49. 49. Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera od około 5,5% do około 8% wagowych kobaltu, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera od około 8% do około 15% wagowych kobaltu.
50. 50. Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 3 pm do około 10 pm, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 1 pm do około 5 pm.
51. 51. Narzędzie tnące według zastrz. 50, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 5 pm do około 8 pm, a drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o rozmiarze od około 2 pm do około 5 pm.
52. 52. Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny ma twardość co najmniej 87 Rockwell A.
53. 53. Narzędzie tnące według zastrz. 44, znamienne tym, że drugi zestaw cermetaliczny ma twardość co najmniej 88 Rockwell A.