TWI279445B

TWI279445B - Compositions and fabrication methods for hardmetals

Info

Publication number: TWI279445B
Application number: TW093100326A
Authority: TW
Inventors: Shaw-Rong Scott Liu
Original assignee: Genius Metal Inc
Priority date: 2003-01-13
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2007-04-21
Also published as: CN1592795A; US6911063B2; IL160248A0; CN1309852C; IL160248A; WO2004065645A1; KR20050095762A; EP1466025A4; JP2006513119A; TW200426225A; AU2003248862A1; CN1995427A; KR100857493B1; EP1466025A1; CN1995427B; US20040134309A1; US20080257107A1; US7354548B2; JP2010156048A; CA2454098A1

Description

1279445 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關於硬金屬組合物及其製作技術，以及相關的應用。【先前技術】硬金屬（hardmetals)包含各種的複合材料，而特別設計成具有硬與耐火之特性，並且展現非常強的耐磨耗特性。在許多常用的硬金屬中，係包含有燒結或接合的碳化物反氮化物或其組合。許多硬金屬被稱作陶瓷金屬 (cermets)，該陶瓷金屬所具有的組合物係可包含與黏結劑金屬粒子互相黏結之陶莞粒子（例如Τι〇。在一些技術文獻中已經有揭示一些既定的硬金屬組合物。例如，硬金屬、、且a物的、’、不口的編輯物係發表於的世界辭典以及 ^ J ^ # (Handbook of Hardmetals, sixth edition, International Carbide Data, United Kindom 1 996 ) t ° 更金屬有卉多的應用，例如可應用於切割金屬、石頭與其他硬材料的切割工具，拉金屬線的鋼膜，刀具，切割 ==、礦石和岩石的切割研磨工具，以及鑽油田或其他的 /、除此之外，可根據元件的特別需要，而作成構造用的外罩、外表面或一些層而符合元件在某些環境下的操作應用。金屬可以先將硬且耐火的碳化物或碳氮化物的粒子散佈於黏处其所, '口基貝（binder matrix)中，然後將此混合 1057D-6073-PF1 1279445 物熱塵和燒結。這燒結製程使黏結基質與上述粒子黏q 使该混合物緻密化，而形成 _ ，獻於硬金屬的硬特性與耐火特性。、要貝【發明内容】本發明的目的在於提供一種麻製作技術。《新的硬金屬組合物及其本發明的硬金屬組合物的特徵材粒子以及具有與第-材料不同之第一材_的硬 (Μ_ mu。1 ±、f # f —材料之一黏結劑基質 /、甲，上述硬粒子係以實質 J佈結劑繼。其中，用以構成上述硬： ==含下列材料，例如：心的材料、-基姓… 基扣合的材料。其中，用以構成該黏 ::基貝之該第二材料係可以包含下列材料，尤其是：Re =素、…。的混合物、Nl基超合金、⑽超合 Γ合物、Nl基超合金的混合物、和c〇的混合物、，以及上述材料與其他材料以在厂τ，相中。物。遂有’該N1基超合金可壮本發明的硬金屬组合物的組成例如是：該第二材料係 :該硬金屬組合物總體積的3,體積%。在一些應用例 ^硬=結劑基質可以包含有銖（Re)元素，且銖元素係佔该硬金屬組合物總重量的中，皆… 上。在其他應用例以才枓可以包含Nl基超合金，該Ni基超合金可包與其他元素(例如㈣，而應用於既定應用例中。 1057D-6073-PF1 1279445 在製造上述硬金屬分ψ、ι_ + 鸯材枓方面，其一種製程包含：（i ) ”工條件了於固相中燒結該材料混合物，以及⑵在具有壓力的惰性氣氛中’進行固相燒結（solid-phase sintering)。根據上述硬金屬材料和構成方法，可有至少下述優點：具有非常好的硬度、提升在高溫下的硬度，以及改善對腐蝕及氧化的抵抗性。【實施方式】更至屬材料的組成（⑶叩⑽丨七丨⑽s)會直接影響硬金屬的4寸14與應用成效，當然在製造中的製程條件與設傭也會對其特性成效有影響。還有，硬金屬材料的組成也會影各硬金屬原材的成本，並與製造成本相關。因此，找出經濟的硬金屬材料的組成’且又能具有良好的特性，乃是業界亟需努力的課題。本案即提供一種新的硬金屬組合物，其具有特別選擇之黏結劑基質（bindermatrix)材料，並且具有提供優良特性的優點。本案的硬金屬組合物包含各種的硬粒子與各種的黏結劑基質材料。一般來說，硬粒子可以是週期表中IVB、 VB與ΠΒ族之金屬元素的碳化物，例如Ινβ之金屬碳化物有 TiC，ZrC，HfC、VB 之金屬碳化物有 vc，NbC，TaC、VIB 之金屬碳化物有以3^，M〇2C，wc。硬粒子也可以是週期表中IVB與VB族之金屬元素的氮化物，例如之金屬氮化物有TiN，ZrN，Hf N、VB之金屬氮化物有倾，NbN，TaN。 1057D-6073-PF1 7 1279445 其中最被廣泛使用之硬粒子材料係碳化鎢，例如是單原子（mono)的WC。許多氮化物可以與碳化物混合而形成硬粒子。亦即，上述的兩種或兩種以上或其他的碳化物與氮化物可以結合而形成wc基硬金屬或非wc &硬金屬。這裡要提醒的是，本案所述之不同碳化物的混合物係不僅限於wc 和TiC的.混合物、WC、TiC和TaC的混合物。 … 關於黏結劑基質的材料組成，除了提供一基質用以與粒子黏結在一起，也能夠有效地影響硬金屬的硬度與耐火性三一般來說，黏結劑基質可以包含一種或多種的週期表中第八列之過渡金屬，例如c〇，Ni，Fe ;黏結劑基質也可以包含一種或多種的週期表中第6B列之過渡金屬，例如 M〇，Cr上述的兩種或兩種以上或其他的黏結劑金屬可以在起使用而形成所需要的黏結劑來黏結適當的硬粒子關於一些黏結劑基質，例如使用具有不同相對重量之 Co，Ni與Mo的組合物。善’例如彈性⑷astieity)、㈣（rigidity)與強度參數 (strength parameters，包含橫切破裂強度、拉伸強度與本案所提的硬金屬組合物係基於發明者等的驗證，而提出一特別的黏結劑基質材料，而能使本發明的硬金屬具有良好的特性而符合不同應用之特別需求。特別是，本案所提的黏結劑基質材料對於硬金屬的特性有很明顯的改硬金屬的特性與效能。衝擊強度）。因此，發明者認定本發明所提出之硬金屬組合物中的特別的黏結劑基f材料，能夠改善材料特性而提升 1057D-6073-PF1 8 1279445 更特別的是，上述硬金屬組合物中的特別的黏結劑基質係包含Re、Ni基超合金或一種至少包含Ni基超合金和其他黏結劑材料之一的組合物。其他合適的黏結劑材料可以包含，尤其是Re或Co。Ni基超合金在相當高溫下係具有高材料強度。由包含有Re與Ni基超合金的黏結劑#料所組成之硬金屬在高溫下可以具有高的材料強度，且在高溫下可以展現優良的功效。除此之外，Ni &超合金也展現對腐蝕與氧化的優良抵抗性，如此，當採用Ni基超合金當作是黏結劑材料時，能夠改善硬金屬的相關抵抗性。本案的硬金屬組合物可以包含黏結劑基質材料係佔忒硬金屬組合物總體積的3〜4〇體積％，而其相對應的硬粒子所佔的體積比率係97，體積％。在上述的體積比率範圍中，Q «彳基貝材料一般係佔該硬金屬組合物總體積的 4〜35體積％。最好是，黏結劑 # ^ ^ ^ J巷貝材枓係佔該硬金屬組合物總體積的5〜3 0體積％。而·^私纟丄檟°而5亥點結劑基質材料佔該硬金屬組合物總重置的重量百分纟卜在％、曾山百刀比係可從該硬金屬組合物的特別組合物導出。〜在許多實施例中，該黏結丄 a U 釗基貝主要由Ni基超合金所構成，以及包含具有其他 ^ 與 Cr)的，基超合金 Re，C。，Nl，Fe，M。金除了包含㈣以“^物/希望籍基超合人古M D、， 1，M〇，W之外，也可更包各有Ta，Nb，B，Zr與C的其他开去y . 可以包含佔有該超合金她重：、歹J如’ Nl基超合金 M·在Μ 7Π。/ Ρ . 义重里百分比的構成金屬··

Ni 係 30〜7(U， cr 係 1〇〜3Q% r " ’ 0係〇〜2 5 %，A1與T i總量 1057D-6073-PF1 1279445 係4〜12% 、 M〇係0〜10% 、 W係〇〜10% 、 Ta係0〜10% 、 Nb係 0〜5%以及Hf係〇〜5%。Ni基超合金可更含有個別或雙方的 Re和Hf，例如Re係0〜10%、Hf係〇〜5%。具有Re的Ni基超合金可以在南溫下被應用。Ni基超合金可更含有其他元素，例如少量的B，Zr與C。在某些應用中，TaC與NbC在一既定量下具有相似之性質，所以在硬金屬組合物中，TaC與NbC可以互相部分或全部取代對方。在某些硬金屬的設計中，H fC與NbC也可以互相部分或全部取代TaC。WC，TiC，TaC可以被單獨或混合地被製造於固溶的型式中。當一混合物被使用時，該混合物係從下列族群中至少選擇一種，即（1 ) Ti c與

TaC的混合物，（2)WC，TiC與NbC的混合物，（3)WC, TiC 與至少TaC與NbC中之一的混合物，（4)WC，TiC與至少HfC 與NbC中之一的混合物。多種碳化物的固溶體可以比一些石反化物的混合物展現更好的特性和效能。因此，硬粒子係從下列族群中至少選擇一種，即（1 )wc，TiC與TaC的固溶體，（2)WC，TiC與NbC的固溶體，（3)WC，TiC與至少Tac 與NbC中之一的固溶體，（4)wc，nc與至少Hfc與Nbc中之一的固溶體。作為黏結劑材料的Ni基超合金可以是在τ_τ，相中，其中具有FCC結構的r，相係與1相混合，且Η基超合金在既定含量内，強度會隨著溫度而提升。還有，Ni 基超。孟在腐蝕與氧化的抵抗性也有很好的效果。Μ基超口至可以邻分或全部取代在一些c〇基黏結劑組合物中的 1057D-6073-PF1 10 1279445 二案揭示一製程範例，由於本案的硬金屬巾的黏結劑土貝中的Re與Ni基超合金可以有效地提升硬金屬在高溫下的效旎，例如由於有低Re的存在而使Ni基超合金能在較，溫下燒結，因而使製程能維持在合理的低溫下燒結匕而對製矛壬有利。除此之外，黏結劑組合物中的相當低含量的 Re可降低黏結劑材料成本，而使這材料具有可行的經声性。工/片、相對於黏結劑基質中的特別組成份的所有材料構成，上述Ni基超合金可以佔有數重量百分比到100重量％。典型的Ni基超合金可以在r — r，相增強狀態下主要包含鎳與其他金屬元素，以致於隨著溫度提升而展現增強的強度。跟一般黏結劑材料Co相比，許多Ni基超合金可具有比車乂低的熔點，該Ni基超合金例如是美國Social 公司製造的 Rene — 95，Udimet-700，Udimet-720,其主要包含 Nl 並結合 C〇，Cr，Al，Ti，Mo，Nb，W，B 與 Zr。跟抓用Co黏結劑的硬金屬比較的話，僅採用上述μ基超合金々站、、、σ创材料不會增加所得的硬金屬之熔點。然而，在一實施例中，該Ni基超合金可以使用於黏、、口背i中而改善硬金屬在高溫下（約5 〇〇。〇或以上）的材料硬度跟不具有Ni基超合金於黏結劑中的硬金屬相比較，在測忒迕多試品（samples)之後，證實具有Ni基超合金於黏 …劑中的硬金屬的材料硬度和強度確實有明顯的改善，例如在低操作溫度下至少有1〇%的改善。下表係顯示比較具 1057D-6073-PF1 11 1279445 有Ni基超合金於黏結劑中的試品” P65”與” P46A”以及具有純Co的黏結劑試品” P49”與” P47A”的硬度參數，其比較結果係顯示於表4。黏結劑中的Ni基超合金(簡稱：NS)的效果試品代號 C〇或NS 黏結劑在宰溫下的硬度 Hv (kg / mm2) 在室溫下的表面破裂韌性Ksc (*l〇6Pa_m2) 比較結果 P49 Co · lOvol . % 2186 6.5 P65 NS ： lOvol.% 2532 6.7 Hv値大於P4 9約 16% P4 7A Co * 15vol. % 2160 6.4 P4 6A NS ： 15vol.% 2364 6.4 Hv値大於P47A約 10% 要注意的是，在5 0 0 C以上的插作南溫下，具有N i 基超合金於黏結劑中的硬金屬試品可以展現比不具有N i 基超合金於黏結劑中的硬金屬試品更高的材料硬度。除此之外，跟使用Co作為黏結劑的傳統硬金屬或陶瓷金屬相比較，N i基超合金的黏結劑材料也可以改善所得之硬金屬或陶究金屬的耐腐餘性。 N i基超合金可以獨自使用或與其他元素結合而製作想要的黏結劑基質。上述其他元素例如是.Re，Co, Ni，Fe， Mo和Cr。N i基超合金跟上述其他元素結合而形成之黏結劑基質可以是Ni基超合金、其他之Ni基超合金或非Ni基超合金。使用Re當作是黏結劑材料，能夠提供硬粒子的強結合強度，特別是可以提供所得之硬金屬材料的高熔點。Re 的熔點係31 80°C，遠高於一般使用的Co黏結劑材料。亦 12 1057D-6073-PF1 1279445 即，Re部分地貢獻使用Re當作是黏結劑的硬金屬的優良性f，例如提升所得之硬金屬硬度與在高溫T的強度。Re 也有黏結劑材料所想要的其他特性。例如，與不具“黏結 4材料的相似硬金屬相比較，具有Re於黏結劑基質中的硬金屬的硬度、横切破裂強度、破裂$刃性以及溶點能夠有明顯的提升。在具有Re於黏結劑基質中的wc基硬全屬，复硬度“可達⑽㈣/-以上。而—些示範的基硬金屬、，其熔點（例如燒結溫度）係大於22啊。與本案比較，在習知Br00kes書中表21所示之具有c〇黏結劑的π基硬金屬’其燒結溫度係於150(rc以下。具有高燒結溫度的硬金屬使得該材料能夠在低於燒結溫度下的高溫下操作。例如’由具有含Re的硬金屬材料所構成之工具能夠在高速下操作而減少製程時間而提升效率。使用Re當作是黏結劑材料於硬金屬中，然而在實p 製程中可能會有一些限制。例如，Re所預期的高溫特性導致製程上需要高燒結溫度。鋏而# + …、而乂而要可以操作更高燒結溫度的爐子來進行此製程，但是這衫㈣在測。c以上操作之爐子很貴而並不被廣泛使用。在美國專利第547咖號中’有揭示一種快速全方向壓製（rapid 〇mnidirectl〇nal compactl〇n，R〇c)方法’應用於且有使用Hw制純Re來當作是黏結劑材料的wc基硬金屬製程’而用來降低製程溫度。然而這舰製程仍然很貴而不適用於商業製程。上述硬金屬組合物以及此處所教述之級成方法的一 1057D-6073-PF1 13 1279445 :點，係可以提供或考慮到—額外的實 …與其他黏結材料的混合物於硬金屬。特別是，這兩階段步驟可基貝中的屬中的Re係佔所得的硬金屬㈣重量之25=上Γ金的具有25wt%以上Re之硬金屬係可達到在高此度與材料強度。 ’里下具有鬲硬使關Ke當作是硬金屬㈣結劑材料的另—限 '在35〇„„C以上的空氣中會嚴重被氧化。這種不良的氧化抵抗性會嚴重影響使用純Re當作黏結劑材料使用於3〇〇以上的應用。因為Nl基超合金在1〇〇〇有強度和抗氧化性，因此使叫超合金…=: 作是黏結劑的話，其中Re係該黏結劑中的支配材= (d⑽咖nt material)而被用來改善所得的硬金屬的強度和抗氧化性。另一方面’添加額外的Re於只要包含有Μ f超合金的黏結劑係能夠增加所得硬金屬的熔點範圍，而月b改D N1基超合金黏結劑的高溫強度和抗潛變性（creep resistance) 〇一般而言，Re所佔之重量比率係為硬金屬中黏結劑總重的數wU〜l〇0wt%。最好是，Re所佔之重量比率係為黏結劑總重的5wt%以上。在一些實施例中，黏結劑基質中的“ 係佔所得之硬金屬總重的25wt%以上。具有如此高濃度的 Re係能夠在本案的兩階段製程中以相當低的溫度來製造。因為Re比其他被使用於硬金屬中的材料貴，所以在設計含Re的黏結劑基質時要考慮成本。部分下列例子中係 1057D-6073-PF1 14 1279445 反映了這成太老旦 _ 号夏。一般而言，根據一製程形忐 ^ 屬組合物，i 6上才狂爪成一種硬金及具有盥-’、g ·被分散的具有第一材料的硬粒子；以中。一弟材料不同之第二材料之一黏結劑基質；其質均^、σ J基處包含銖（Re)元素，且上述硬粒子係以實 J =的方式散佈於該黏結劑基質中。該黏結劑基質可疋Re和盆他好料、 ,/、他材枓的混合物，用以降低Re的總含量而

美新〜成本，並且探測其他黏結劑材料提升該黏結劑土貝^效果。例如該黏結劑基質具有Re和其他材料的混合物，該其他材料包含Re與至少一 Nl基超合金的混合物Y C〇與至少—Ni基超合金的混合物、Re，c〇與其他料的混合物。 ' 表1係列出一些硬金屬組成的例子。在這表中，駝基、、且成係被稱為”硬金屬（harcjmetal s)” ，而TiCA組成如被稱為”陶瓷金屬（cermets)，，。傳統上，TiC粒子被Ni 舆Mo的混合物或N丨與M〇2C的混合物黏結係被稱為，，陶瓷金屬’’。這裡的陶瓷金屬可更包括由TiC與TiN的混合物或TiC、TiN、WC、TaC與NbC的混合物所構成之粒子，以及由Ni與Mo的混合物或Ni與Μ〇π的混合物所構成之黏結劑基質。對於每一硬金屬組成，係於表中列出三種不同重量百分率的黏結劑材料。當作是一例子，該點結劑可以是N i基超合金與· Co的混合物，而該等硬粒子可以是 TiC，TaC與NbC的混合物。在這組成中，該黏結劑可以佔該硬金屬總重的2〜40wt%。該範圍在許多應用中係被設定於3〜35wt%，而且在其他應用中係被設定於4〜30wt%。 1057D-6073-PF1 15 1279445 表1 (NS · Ni基超合金’ Re :鍊，c〇 :銘) 黏結劑組成硬粒子組成 lSt黏結劑 wt · %範圍 2nd黏結劑 wt·%範圍 3"d黏結劑 wt. %範圍 Re WC 4-40 5-35 6 - 3 0 WC-TiC-TaC-NbC 4-40 5-35 6-30 NS WC 2-30 3-25 4-20 硬 WC-TiC-TaC-NbC 2-30 3-25 4-20 金 NS-Re WC 2-40 3-35 4-30 屬 WC-TiC-TaC-NbC 2-40 3 -35 4-30 Re-Co WC 2-40 3-35 4-30 WC-TiC-TaC-NbC 2-40 3-35 4-30 NS — R.0 "Co WC 2-40 3-35 4-30 WC-TiC-TaC-NbC 2-40 3-35 4-30 NS Mo2C-TiC 5-40 6-35 8-40 陶 Mo2C~TiC-WC-TiC-TaC-NbC 5-4 0 6-35 8-40 瓷 Re Mo2C-TiC 10-55 12-50 15-45 金 Mo2C~TiC-WC-TiC-TaC-NbC 10-55 12-50 15-45 屬 NS-Re M〇2C-TiC 5-55 6-50 8-45 Mo2C-TiC-WC~TiC-TaC-NbC 5-55 6~50 8-45 製造具有使用Re或N i基超合金於黏結劑基質的硬金屬可以由下述方法來完成。首先，準備具有所想要的硬〗子的粉末，例如一種或多種的碳化物或碳氮化物。這粉: 可以包含不同碳化物的混合物或碳化物與碳氮化物的混物。然後將這粉末與含有Re或Ni基超合金的適當之黏〗劑基質材料混合。除此之外，可添加壓製潤滑劑（例如職於上述混合物中。亦即’將上壤硬粒 •. 一巧π竹興潤滑劑輾磨（mi 11 ing)或研磨（attri ting) 一段 — 如數小f 元王地混合，以便使每一硬粒子皆被黏結劑基質材料覆’因而促進在後續製程中的硬粒子之级 ’ 々己。上述硬 1057D-6073-PF1 16 1279445 也被潤滑劑所被覆，因而有利於混合製程硬粒子被氧化。接著， _或避免壓製、前燒結、成型以及最終燒結製程，而形行 '金屬。上述燒結製程係一種藉由在硬粒子溶點以下：、、二更加熱，而使粉末材料轉變成連續塊狀物在初壓f掣鞀始推疒士，i 凡、、、口 I #王可以化而r:、查士了 *衣耘中’黏結劑材料會被緻密化而形成一連繽的黏結劑基質來黏結硬粒子於其中。後，可在所得之硬金屬矣& k @ ( 于更正屬表面上更被覆额外的—或多芦冷佈，而提升硬金屬的圖係顯示上述製程: 圖。在a轭例中，黏結的碳化物之製程包括溶劑中濕磨、真空乾燥、壓製以及在真空中的液相燒結。液相燒結的溫度係於黏結劑材料的熔點（例如€〇在1495。〇與硬金屬混合物的共熔溫度（eutectic temp•，例如wc_c〇在 1 320 t )之間。-般而言，黏結的碳化物的燒結溫度係 136(M48(TC之間。對於在黏結劑合金的具有低濃度的Re 或Ni基超合金之新材料而言，其製程與傳統的黏結的碳化物製程類似。在真空中的液相燒結原理係被應用於此。所以上述燒結溫度係略高於黏結劑合金與碳化物的共熔溫度。例如’ P17(黏結劑合金中的Re係25衬％)的燒結條件係在真空中以1 7 0 0 C加熱1小時。第2圖係顯示根據固相燒結的兩階段步驟來製造本發明中各硬金屬的製造流程圖。可以採用兩階段燒結步驟之硬金屬係具有高濃度Re於黏結劑基質中，而不同於需要在 1057D-6073-PF1 17 1279445 高溫下進行之液相燒結。這兩階段燒結步驟可以在較低溫 (220(TC以下）進行，因而能夠使用傳統的爐子而不用購2 昂貴之高溫設備，所以具有經濟性。由於黏結劑合金和碳化物的高共溶温度而使液相燒結可能無法實施，所以在上述兩階段步驟係捨棄液相燒結。如上所述，在如此高溫燒結係需要能夠在高溫操作的爐子，因此不合乎經濟效益。亦即黏結上述兩階段步驟的第一步驟係一真空燒会士劑基質和硬粒子之混合物材料係於真空中被燒結。該混合物起初被處理過（例如濕磨、乾燥和壓製），其相似於製作黏結的碳化物之傳統製程。燒結的第一步驟係於低於=結劑合金與碳化物的共熔溫度的溫度下進行，所以可忽略之間的多孔性問題（P〇r〇Slty)。第二步驟係在低於共熔溫度進行之固相燒結，而且在一加壓條件下而可忽略在第一步驟後殘留於燒結過的混合物中的殘留孔洞問題。熱均壓 (hot iS0statlc Pressing，HIp)製程可當作是第二步驟燒結。在燒結過程中，經由熱和壓力施加於該材料而降低製私/m度，14不同於沒有壓力的高溫製程。還有，惰性氣體可加於其中而傳遞該壓力到該燒結混合物，其壓力可以超過100Obar。HIP製程中的壓力可以降低製程溫度以及使其可使用於傳統設備的爐子。用以達成全緻密化的SJ相燒結 f、ΗIP的恤度通常能顯著地低於液相燒結的溫度。例如， ^ 2係使用純Re當作是黏結劑而可以被全緻密化，其 ‘件係在22〇〇t：下進行卜2 4、時燒結，之後在2_。〇、 30000PSI ιί n a 产〆汉Ar亂氛下進行約1小時的hip製程。要注 1057D-6073-PF1 18 1279445 意的是，要使用粒徑小於〇 · 5 A m的極微細硬粒子，因而能 P奢低全緻密化該硬金屬的燒結溫度。例如，在製造試品P62, P 6 3日守’若使用極微細的w C粒子的話，則燒結溫度可降至約20 00°C。這兩步驟方法比習知美國專利第5476531號所教導之快速全方向壓製（ROC)方法來得便宜，而符合經濟效益。下段係敘述一些硬金屬的組成和特性的例子，其各種黏結劑基質材料係包含至少有Re或N i基超合金。表2係舉出一些試品名稱（或批號），其一些組合物係用於形成代表的硬金屬。其中，H1代表Re，而u，L2, u 係代表三種市面上的Ni基超合金。表3係更列出上述三種代表的Ni基超合金，其各別為Udimet 72〇 (U72〇)，“此 95 (R-95)以及Udimet 70 0 (U700)。表4係列出代表的硬合金之組成，亦即針對在黏結劑基質中含有或不含有或 Ni基超合金。例如，批號P17的材料組成主要包含有88 克的 T32(WC)、3 克的 I32(TiC)、3 克的 A31(TaC)、15 克的Hl(Re)以及4·5克的L2(R_95)當作是黏結劑，還有2克的臘（wax)當作是潤滑劑。批號p58係只有把M基超合金 L2當作是黏結劑的硬金屬，而不含Re。這些硬金屬係被製造且被測試而敘述有Re.與Ni基超合金之一或兩者當作是黏結劑時，其所得之硬金屬的各種特性。表5-8更提供了上述各種不同組成之硬金屬的特性的歸納。第3圖〜第8圖係顯示本案中部分被選擇的試品的量測圖。第3、4圖係顯示測量用於切削鋼等級（steei cuUing 1057D-6073-PF1 1279445 g r a d e )的一些代表性的硬金屬的勃性和硬度參數。第5、6 圖係顯示測量用於不含鐵切削等級（non-ferrous cutting grade)的一些代表性的硬金屬的韌性和硬度參數。該等測試係於固相燒結HIP製程前與後所進行，且該等測試資料可建議用於ΗIP製程而有效改善這些材料的韌性和硬度。第7圖係顯示一些試品的硬度與溫度之關係圖。當做比較，第7、8圖也顯示在同一測試條件下測量市面的C2與 C6碳化物，其中第7圖係顯示熱硬度Hk和溫度之關係，而第8圖係顯示從室溫到1 0 0 0 °C的硬度改變狀況。從上述測試圖可清楚發現，根據本發明組合物的硬金屬在高溫硬度方面勝於市販等級材料。這些結果顯示，與Co基黏結劑基質材料比較，有最好效能之黏結劑基質係具有Re與Ni 基超合金之一或兩者而當作是黏結劑材料。表2 代號（Code) 粉末組成注釋(Note) T32 wc 粒徑1.5μιη、Alldyne公司製 T3 5 wc 粒徑1.5μιη、Alldyne公司製 Y2 0 Mo 粒徑1.7〜2 · 2μπι、Alldyne公司製 L3 U-700 -325 網目、Special Metal 公司的 Udimet 700 L1 U-720 -325 網目、Special Metal 公司的 Udimet 720 L2 Re-95 -325 網目、Special Metal 公司的 Rene 95 HI Re -325 網目、Rhenium Alloy 公司製 132 TiC AEE公司製的Ti-3 02 121 TiB2 AEE公司製的Ti-201、1〜5μηι A31 TaC ΑΕΕ公司製的ΤΑ-3 01 Y31 Mo2C AEE公司製的Μ〇-3 01 D31 VC ΑΕΞ公司製的VA_ 3 01 B1 Co AEE公司製的C〇-101 ΚΙ Ni AEE公司製的Ni-101 Κ2 Ni AEE公司製的Ni -10 2 20 1057D-6073-PF1 1279445 113 TiN Cerac公司製的1-1153 C21 ZrB2 Cerac公司製的Z-1031 Y6 Mo AEE公司製的M〇+100、1〜2μπι L6 A1 ΑΕΕ 公司製的 Al-100、1〜5μιτι R31 B4C ΑΕΕ公司製的Β〇- 3〇1、3μιιι T3.8 WC 粒徑〇 . 8μιη、Alldyne公司製 T3.4 WC 粒徑〇 . 4μπι、OMG公司製 T3.2 WC 粒徑〇 · 2μιη、OMG公司製表3

Ni Co Cr A1 Ti Mo Nb W Zr B C V R95 61.982 8.04 13.16 3.54 2.53 3.55 3.55 3.54 .049 .059 U700 54.331 17.34 15.35 4.04 3.65 5.17 .028 .008 .04 .019 .019 .005 U720 56.334 15.32 16.38 3.06 5.04 3.06 .01 1.30 .035 .015 .012 .004 表4 批號組成(單位：克） Hl=1.5, L2=4.5,工32=3, A31=3, T32=88, Wax=2 P18 Hl = 3, L2 = 3,工32 = 3, A31 = 3, T32 = 88, Wax=2 P19 Hl=1.5, L3=4.5,工32=3, A31=3, T32=88, Wax=2 P2 0 Hl = 3, L3=3,工32=3, A31 = 3, T32 = 88, Wax=2 P25 Hl=3.75, L2=2.25,工32=3, A31=3, T32=88, Wax=2 P25A Hl = 3. IS, L2=2.25,工32 = 3, A31 = 3, T32 = 88, Wax=2 P31 Hl=3.44, Bl=4.4, T32=92.16, Wax=2 P32 Hl=6.75, Bl=2.88, T32=90.37, Wax=2 P33 Η1=9·93, 61=1.41, T32=88.66, Wax=2 P34 1^2 = 14.47,工32 = 69.44, Y31 = 16.09 P35 Hl=8.77, L2=10.27,工32=65.73, Y31=15.23 P36 Hl=16.66/ L2=6.50,工32=62.4, Y31=14.56 P3 7 Hl=23.80, L2=3.09,工32=59.38, Y31=13.76 P3 8 Kl=15.51,工32=68.60, Y31=15.89 P39 K2 = 15.51,工32 = 68.60, Y31=15.89 P40 Η1=7·57, L2=2.96, 132=5.32, A31=5.23, T32=78.927 Wax=2 P4 0A Hl = 7.57, L2=2.96, 132 = 5.32, A31=5.23, T32 = 7 8.92,, Wax=2, P41 Hl = ll.1, L2 = 1.45,工32 = 5.20, A31=5.11, T32 = 77.14, Wax=2 1057D-6073-PF1 21 1279445 P41A L2=1.45,工32=5.20, Α31=5·11, T32=77.14, Wax=2 P42 Hl=9.32, L2=3.64, 132=6.55, Α31=β.44, 121=0.40, R31=4.25, Τ32=69.4, Wax=2 P43 Hl=9.04, L2=3.53, 132=6.35, A31=6.24, 121=7.39, R31=0.22, T32=67.24, Wax=2 P44 Hl=8.96, L2=3.50,工32=14.69, Α31=6·19, T32=66.67, ΐ^;χ=2 P45 111 = 9.37,1^ = 3.66,132 = 15.37,^31 = 6.47,731 = 6.51^32 = 58.61,^^=2 P46 Hl = 11.4, L2=4.45,工32=5.34, A3 1 = 5·25, T32 = 73·55, Wax=2 P46A Hl=11.4, L2=4.45,工32=5.34, A31=5.25, T32=73.55, Wax=2 P47 Hl=11.35, Bl=4.88,工32=5.32, A31=5.23, T32=73.22, Wax=2 P47A Hl=11.35/ Bl=4.88,工32=5.32, A31=5.23, T32=73.22, Wax=2 P48 Hl=3.75, L2=2.25,工32=5, A31=5, T32=84, Wax=2 P49 Hl=7.55, Bl=3.25,工32=5.31, A31=5.21, T32=78.68, Wax=2 P50 Hl=4.83, L2=l.89,工32=5.31, A31=5.22, T32=82.75, Wax=2 P51 Hl=7.15, L2=0.93, 132=5.23, A31=5.14, T32=81.55, Wax=2 P52 Bl=8, D31=0.6, T3.8=91.4, Wax=2 P53 Bl=8, D31=0.6, T3.4=91.4, Wax=2 P54 , Bl=8, D31=0.β, T3.2=91.4, Wax=2 P55 Hl=1.8, Bl=7.2, D31=0.6, T3.4=90.4, Wax=2 P56 Hl=l.8, Bl=7.2, D31=0.6, T3.2=90.4, Wax=2 P56A Hl=l.8, Bl=7.2/ D31=0.6, T3.2=90.4, Wax=2 P57 Hl=l.8, Bl=7.2, T3.2=91, Wax=2 P58 L2=7.5, D31=0.6, T3.2=91.9, Wax=2 P59 Hl=0.4, Bl=3, L2=4.5, D31=5.14, T3.2=91.5, Wax=2 P62 Hl=14.48,工32=5.09, A31=5·00, T3.2=75·43, Wax=2 P62A Hl=14.48,工32=5.09, A31=5.00, T3.2=75.43, Wax=2 P63 Hl=12.47, L2=0.86,工32=5.16, A31=5.07, T3.2=75.45, Wax=2 P65 Hl=7.57, L2=2.96,工32=5.32, A31=5.23, T3.2=78.92, Wax=2 P65A Hl=7.57, L2=2.96f 工32=5.32, A31=5.23, T3.2=78.92, Wax=2 P66 m=2 7.92,工 32=4.91, A31=4.82, T3.2 = 62.35, Wax=2 P67 Hl=24.37, L3=l.62,工32=5.04, A31=4.95, T32=32.01, Wax=2 P69 L2=7.5, D31=0.4, T3.2=92.1, Wax=2 P70 Ll=7.4, D31=0.3, T3.2=92.3, Wax=2 P71 L3=7.2, D31=0.3, T3.2=92.5, Wax=2 P72 Hl=1.8, Bl=7.2, D31=0.3, T3.2=90.7, Wax=2 22 1057D-6073-PF1 1279445

^==1.8, Bl = 4.8/ L2 = 2.7； Ρ31 = 0.37 Τ3.2 = 90.4/ Wax=2 Bl=3， L2=4.5, D31=0.3, Τ3.2=90.4/ Wax=2 ^1=0.8, Β1=37 L2=4.57 031=0.3, Τ3.2=91.4/ Wax=2 Η1=0.87 Β1=3; Ll=4.5/ Ρ31=0.37 Τ3.2=91.4/ Wax=2 Ηΐ=〇.8; Β1=37 L3=4.5/ Ρ31=〇.37 Τ3.2=91.4, Wax=2 = 8' ΒΚΰ, 1^1=3, D31 = 0.3, Τ3.2 = 91.4, Wax=2 j£l = 〇.8' Bl=3, 13 = 3.1/ D31 = 0.3, Τ3.2 = 91.3, Wax=2 許多代表性種類的硬金屬組成係如下述，用以說明這 5硬金屬的設計係包含有Re與Ni基超合金之—或兩者。 ^些代表性種類的硬金屬組成係基於用於所得硬金屬或陶 ^金屬之黏結劑基質的組成而定義。第一類係使用具有純 ^之黏結劑基質’第二類係使用具t Re_c。的黏結劑基貝1三類係使用具有Nl基超合金的黏結劑㈣，而第四 J係使用具有結合以而沒有c〇的旧基超合金的黏結劑基碳：般來說，用於硬金屬的硬且耐火的粒子係可以包括匕物、氮化物、碳氮化物、领化物以切化物。

^ ^ HfC> NbC-^ C-, VC：ZrC, 4C^ SlC。其中鼠化物例如是TiN，ZrN，H 與歸。其中碳氮化物例如是Ti(c，N) ，NM，Μ

Zr(C)N)^ Hf(C,N), Π,η ^ 中’化物例如是丁iR 7 p ΜΒ2, TaB2, VB2, M〇B2, WB 與]^。其 t 砂务必 2， 5 WSh，NbSh與MoSi2。上述種窄例如是TaSi2, 能夠使用這些和其他硬且耐火的粒子。、或陶瓷金屬也在第一類的使用具有純Re之黏社晰陶究金屬中，Re係佔整體硬金屬或陶硬金屬或尤孟屬體積的约 1057D-6073-PF1 23 4 1279445

J 5〜40ν〇1· %。例如表4中的批號P62具有Re 10vol. %、WC 70vol. %、TiC 15νο1· %以及 TaC 5νο1· %，該組成可換算成，

Re 14· 48w1:· %、WC 75· 43wt· %、TiC 5· 0 9wt. % 以及 TaC 5· Owt· %。在製程中，試片P62-4係以2100°C真空燒結約1 小時以及21 5 8 °C真空燒結約1小時。該材料的密度約係 14· 51g/cc，其計算密度（理想密度）係14. 50g/cc。在室溫下的10Kg荷重下測量1〇次的平均硬度係2627±35Kg/mm2。所測的表面破壞韌性Ksc係約7· 4E6Pa · m1/2,其係以在1 〇Kg φ 荷重下的Palmvi st破裂強度而估計而得。在此種類下的另一個例子是表4中的P 6 6。批號p 6 6 的組成具有 Re 20νο1· %、WC 60νο1· %、TiC 15νο1· %以及

TaC 5vol·%，該組成可換算成 “ 27.92wt1、WC 62. 35wt. %、TiC 4. 91wt· %以及 TaC 4· 82wt· %。試片 p66 —4 係先以2 2 0 0 C真空燒結約i小時，然後在固相中以h i p製程除去多孔與孔隙。所得之硬金屬的密度約係14. 4〇g/cc，其計算密度係15. 04g/cc。在室溫下的i〇Kg荷重下測量7 · 次的平均硬度係2402±44Kg/mm2。所測的表面破壞韌性Ksc 係、力8· 1 E6Pa · m 。試品P66以及在此所述的其他具有高漯度Re(重量百分比大於25%)的組合物，係當作獨一的黏結劑材料或黏結劑中的兩種或多種不同黏結劑材料之一，其犯夠用於高操作溫度下的各種應用，以及可基於固相燒結的兩階段製程。兀硬耐火粒子的與Re多重化合種類的微結構和特性，幻如;&反化物、氮化物、碳氮化物、碎化物以及主體，係能 1057D-6073-PF1 24 1279445 夠提供比與Re化合的WC材料更多的優點。例如，與 WC-TiC-TaC化合的Re係能夠提供比與wc材料化合的Re 更好的切削鋼的抗坑孔，（crater resi dance)特性。另—例子係由Μοβ耐火粒子以及與TiC化合於其中的Re黏結劑所構成之材料。關於弟一類的具有Re-Co合金之黏結劑基質，今 Re-Co合金約佔總體材料組成之5〜4〇ν〇1·%。在一些實施例中’黏結劑中的Re/Co之比例係約〇 · (Π〜〇 · 9 9。跟具有化合Co的硬金屬相比較，含有Re的組合物可以改善所得硬金屬的機械性質，例如在高溫下的硬度、強度和韌性。黏結劑基質中的Re含量越多的話，則在高溫下的特性越好。此種類的另一個例子是表4中的P31。P31的級成具有Re 2· 5ν〇1· %、Co 7· 5ν〇1· %以及WC 90ν〇ΐ· %，該組成可換异成 Re 3· 44w1:· %、Co 4. 40wt. %以及 WC 92. 1 2wt_ %。在製程中，試片P31-1係以1 725°C真空燒結約1小時，在此燒結下有少量的孔洞存在。所得硬金屬的密度約係 15.16g/cc，其計算密度係i5 27g/cc。在室溫下的1〇^ 荷重下測的平均硬度係丨88 9±1 8Kg/丽2。所測的表面破壞韋刃性Ksc係約7.7E6Pa.m^。除此之外，在燒結之後，試片 P31-1再經過約16〇(rc/15Ksi之約一小時的HIp處理。該 HIP處理可以實質地消除混合物中的空孔間隙，而增加材料密度。經過HIP處理之後，所測得的密度約是 ^25g/cc，其計算密度係15e27g/cc。在室溫下的1〇Kg 荷重下測的平均硬度係1 889±1 8Kg/mm2。所測的表面破壞韋刃 1057D-6073-PF1 25 1279445 性 Ksc 係約 7. 6E6Pa.m1/2。此種類的另一個例子是表4中的p32。p32的組成具有Re 5· Ον〇1· %、C〇5_ 〇ν〇1· %以及WC 9 0vol. %，該組成可換算成 Re 6. 75wt· %、Co 2· 88wt. %以及 WC 90. 38wt1。在製程中，試片P32-4係以i8〇〇°C真空燒結約1小時。所得硬金屬的密度約係15. 58g/cc，其計算密度係15. 57g/cc。在室溫下的10Kg荷重下測的平均硬度係2065Kg/mm2。所測的表面破壞韌性Ksc係約5_ 9E6Pa.mi/2。在燒結之後，試片 P32-4亦再經過約160CTC /15Ksi之約一小時的HIP處理。經過HIP處理之後，所測得的密度約是i5.57g/cc，其計异密度係1 5· 57g/cc。在室溫下的1 OKg荷重下測的平均硬度係2〇l2±l2Kg/mm2。所測的表面破壞韌性Ksc係約 5. 8E6Pa.m1/2。第三個例子是表4中的P33。P33的組成具有Re 7.5乂〇1-%、（：〇2.5¥〇1.%以及1(]9〇¥〇1.%，該組成可換算成 Re 9.93wt_%、Co 1.41wt·%以及 WC 88.66wt·%。在製程中，試片P33-7係以1 950°C真空燒結約1小時，且仍有孔隙存在。所得硬金屬的密度約係1 5· 38g/cc，其計算密度係1 5· 87g/cc。在室溫下的1 OKg荷重下測的平均硬度係 2〇81Kg/mni2。所測的表面破壞韌性Ksc係約5. 6E6Pa ·πι1/2。在燒結之後，試片Ρ33-7亦再經過約1 600°C /15Ksi之約一小時的HIP處理。經過HIP處理之後，所測得的密度約是 15· 82g/cc，其計算密度係15. 87g/cc。在室溫下的1〇Kg 荷重下測的平均硬度係2039±18Kg/mm2。所測的表面破壞韌 1057D-6073-PF1 26 1279445 性 K s c 係約 6. 5 E 6 P a · m1 /2。表5化合有Re - Co合金的硬金屬溫度0 C 密度g/cc 硬度Hv 韋刃性Ksc E6 晶粒尺寸燒結 HIP 計算的測量的 Kg/mm2 Pa. τη"2 P55-1 1350 1300 14.77 14.79 2047 8.6 極細 P56-5 1360 1300 14.77 14.72 2133 8.6 極細 P56A-4 1350 1300 14.77 14.71 2108 8.5 極細 P57-1 1350 1300 14.77 14.93 1747 12.3 細表4中的試品P55、P56A以及P57係具有將Re-Co合金當作黏結劑基質的種類之例子。除了 P57不含VC之外，這些試品係含有Re 1. 8%、Co 7. 2%以及VC 0. 6%，其餘是 WC。這些不同的組成係用來研究硬金屬的晶粒尺寸對硬度 Hv與勃性Ksc的影響。表6 Ni基超合金，Ni, Re與Co的特性測試溫度。C R-95 U-700 U720 Ni Re Co 密度(g/cc) 21 8.2 7.9 8.1 8.9 21 8.9 熔點（°c) 1255 1205 1210 1450 3180 1495 彈性係數(GPa) 21 30.3 32.4 32.2 207 460 211 最大拉伸強度(MPa) 21 1620 1410 1570 317 1069 234 760 1170 1035 1455 800 620 870 690 1150 1200 414 0.2%降伏強度（MPa) 21 1310 965 1195 60 760 1100 825 1050 800 8 70 635 1200 拉伸延長率(％) 21 15 17 13 30 >15 760 15 20 9 800 5 27 1057D-6073-PF1 1279445 抗氧化性 8 70 1200 優 -- ---— 2 差好弟二種類係根據具有Ni基护八八 N1•甘±人合金的黏結劑基質，其 h基超合金係佔所得硬金屬中甘+人斤有材枓的5〜40νο1· % 〇 Ni 基超合金係具有τ，強化機制的 7，皿合金。三種不同的強化合金 Rene，95，Udimet 720 I m· α H Udimet 7〇〇係被當作是例子而展現黏結劑強度效應於艾备屬的機械性質。該等N i 基超合金特別在高溫下具有高強度，而且具有良好的環境抵抗性，例如抗姓、抗氧化。因此，與化合有c。的硬金屬相比較，該等μ基超合金可以增加化合有Νι基超合金的硬金屬之硬度。要注意的是，如表6所示，該等基超合金的拉伸強度遠大於一般黏結劑材料c〇。這顯示Ni基超合金對於硬金屬來說，是一個很好的黏結劑材料。此種類的一例是表4中的P58。P58的組成具有

Rene’ 95 7· 5wt· %、VC 0_ 6wt· %以及 WC 91. 9wt. %，並與表4中的Co化合物P54(8%C〇，〇· 6%VC與91. 4%WC)比較。如表7所示，P58的硬度明顯大於P54。表7 P54和P58的比較燒結. HIP 硬度Hv (Kg/mm2) 韋刀性Ksc (E6 Pa-m1/2) P54-1 1350°C/lhr 在Ar lhr下， 2094 8.8 P54-2 1380°C/lhr 1305oC，15KSI 2071 7.8 P54-3 1420°C/lhr 2107 8.5 P58-1 在1350, 1380, 1400, 1420, 1450, 14 75 的各溫度0 C下lhr 2322 7.0 1057D-6073-PF1 28 1279445 P58-3 1450°C/lhr 2272 7.4 P58-5 1500°C/lhr 2259 7.2 P58-7 1550°C/lhr 2246 7.3 第四種類係N i基超合金加上R e而當作是黏結劑基質，其係佔所得硬金屬或陶瓷金屬中所有材料的 5〜4 0 v ο 1. %。因為添加R e可增加上述添加有R e的N i基超合金的黏結劑的熔點，所以當Re含量增加時，具有上述添加有Re的Ni基超合金的硬金屬的製程溫度就會跟著增加。具有不同Re濃度之各種硬金屬係列於表8中。表9則顯示列於表8中之硬金屬的所測性質。表8具有Ni基超合金與Re的黏結劑之硬金屬組成，wt. % Re於黏結劑中之比例燒結溫度 °C Re Rene 95 U-700 U-720 WC TiC TaC P17 1.5 4.5 88 3 3 25% 1600-1750 P18 3 3.0 88 3 3 50% 1600-1775 P25 3.75 2.25 88 3 3 62.5% 1650-1825 P48 3.75 2.25 84 5 5 62.5% 1650-1825 P50 4.83 1.89 82.75 5.31 5.22 71.9% 1675-1850 P40 7.57 2.96 78.92 5.32 5.23 71.9% 1675-1850 P46 11.40 4.45 73.55 5.34 5.24 71.9% 1675-1850 P51 7.15 0.93 81.55 5.23 5.14 88.5% 1700-1900 P41 11.10 1.45 77.14 1 5.20 5.11 88.5% 1700-1900 P63 12.47 0.86 76.45 5.16 5.07 93.6% 1850-2100 P19 1.5 4.5 88 3 3 25% 1600-1750 P20 3 3 88 3 3 50% 1600-1775 P67 24.37 1.62 64.02 5.04 4.95 93.6% 1950-2300 表9具有Ni基超合金與Re的黏結劑之硬金屬的性質溫度。c 密度g/cc 硬度HV Kg/mm2 韌性Ksc E6 Pa*m1/2 燒結 HIP 計算的測量的 P17 1700 14.15 14.18 2120 6.8 P17 1700 1600 14.15 14.21 2092 7.2 29 1057D-6073-PF1 1279445 P18 1700 14.38 14.47 2168 5 9 P18 1700 1600 14.38 14.42 2142 6 1 P25 1750 14.49 14.41 2271 6 1 P25 1750 1600 14.49 14.4 8 2193 6 5 P48 1800 1600 13.91 13.99 2208 6 3 P50 1800 1600 13.9 13.78 2321 6 5 P40 1800 13.86 13.82 2343 P40 1800 1600 13.86 13.86 2321 6 3 P46 1800 13.81 13.88 2282 7 1 P46 1800 1725 13.81 13.82 2326 6 7 P51 1800 1600 14.11 13.97 2309 6 6 P41 1800 1600 14.18 14.63 2321 6 5 P63 2000 14.31 14.37 2557 7 9 P19 1700 14.11 14.11 2059 7 6 P19 1700 1600 14.11 2 012 8 〇 P20 1725 14.35 14.52 2221 6 4 P20 1725 1600 14.35 14.35 2151 7 〇 P67 2200 14.65 14.21 2113 8 1 P67 2200 1725 14.65 14.34 2210 7 1 第四種類的另一例子係使用5〜40vol. %的黏結劑，該黏結劑係包含Ni基超合金、Re與C〇。包含有化合Ni基超合金、Re與Co的硬金屬之代表組成係列於表1 0中。表10化合Ni基超合金、Re與Co的硬金屬之組成組成’ wt. % Re Co Rene95 U-720 U-700 WC VC P73 1.8 4.8 2.7 90.4 0.3 P74 ； 1.8 3 4.5 90.4 0.3 P75 0.8 3 4.5 91.4 0.3 P76 0 · 8 3 4.5 91.4 0.3 P77 0.8 3 4.5 91.4 0.3 P78 0.8 4.5 3 91.4 0.3 P79 0.8 4.5 3.1 91.3 0.3 測試一些所選擇的試品而來研究具有Ni超合金的黏結劑基質的特性。一般來說，N i超合金不僅提升高溫下的強度，而且在高溫下有優良的抗氧化性與抗腐蝕性。N i超 30 1057D-6073-PF1 1279445 合金有複雜的微結構和強度機制。一. 釦來祝，Νι超合金主要是的析出強化和固溶王合®化所以這些測量結果顯示N i超合金可以作為且右得* ^ 、八炎良功效之硬金屬的黏結劑才才料。表11係列出一些所撰ήίι科、σ 士々、勺5式口口中各組成佔硬金屬總重的重量百分率。其試品中的wr物；μ ρ二〆 Τ 7 WL拉子的尺寸係0· 2# m。表 12係列出兩階段製程的條件以及試品的所測密度、硬度參數以及勃性參數。表相Palm(ivist破㈣性係從 V1Cker Indent〇r公司製造之paimcjvist破裂強度測試機的總破裂強度計算而得，其Ksc = 〇〇87*(Hv*w)1/2。其推算方式可參閱 Warren and HeMatzke，Pr〇ceedings 〇f 七“

International Conference On the Science of Hard

Materials，Jackson，Wyoming, Aug 23-28，1981。硬度

Hv和破裂長度係在丨〇Kg荷重下測試丨5秒。在每一測試中，每一試片都有八個壓痕以及用於所列資料之計算結果的平均值。表11 重J 丄丄體積％ Re Co R-95 WC VC 黏結劑中的Re 黏結劑 P54 0 8 〇 91.4 0.6 0 13.13 P58 〇 0 7.5 91.9 .0.6 0 ----- 13.25 P56 1.8 7.2 0 90.4 0.6 20 13.20 P72 1.8 7.2 0 90.7 0.3 20 13.18 P73 1.8 4.8 2.Ί 90.4 0.3 20 14 . 〇〇 P74 1.8 3 4.5 90.4 0..3, 2 Ο, 14.24. ~—1 1057D-6073-PF1 31 1279445 表12 試品編號 .燒結條件 HIP條件計算密度 g/c.c. 測量密度 g/c.c. 硬度Hv Kg/mm2 Palmqvist 韋刃性Ksc E6 Pa-m1/2 P54-5 1360°C/lhr 14.63 14.85 2062±35 8·9±0.2 1360°C/lhr 1305°C/1 5KSI/lhr 14.55 2090±22 8.5±0.2 P58-7 1550°C/lhr 14.50 14.40 2064±12 7.9±〇·2 1550°C/lhr 1305°C/1 5KSI/Ihr 14.49 2046±23 7.3±0.1 P56-5 1360°C/lhr 14.77 14.71 2064土23 8.2±0·1 1360°C/lhr 1305°C/1 5KSI/Ihr 14.72 2133±34 8.6 ± 〇.2 P72-6 1475°C/lhr 14.83 14.77 2036±34 8.5±0.6 1475°C/lhr 1305°C/1 5KSI/l]ir • 14.91 2041±3〇 9.1±0.4 P73-6 1475°C/lhr 14.73 14.70 2195±23 7·7±〇· 1 1475°C/lhr 1305°C/1 5KSI/lhr 14.72 2217±25 8.1±〇· 2 P74-5 1500°C/lhr 14.69 14.69 2173±30 7·4±0.3 1500°C/lhr 1305°C/1 5KSI/lhr 14.74 2223±34 7.7±〇.1 在這些試品中，試品P54係使用傳統的含Co黏結劑。試品P58係使用Ni超合金來取代P54中的Co而當作是黏結劑。因此，Hv硬度從P54的2090提升到P58的2246。在試品Ρ56中，係使用Re與Co的混合物來取代Co來當作是黏結劑，且其對應的Hv係從P54的2090提升到P56的 2133。試品P72、P73與P74係具有相同含量的Re，但有不同含量之Co與R95。使用於試品P73與P74中的Re，Co 與R95混合物，係用來取代試品P72中的當作是黏結劑之 Re與Co的混合物。其硬度從204KP72)到2217(P73)與 2223(P74) 〇 32 1057D-6073-PF1 1279445 表13 重量％體積％ Re R-95 Co TiC TaC WC (2μπι) WC (0.2μιη) 黏結劑中的Re 黏結劑 P17 1.5 4.5 0 3 3 88 〇 25 8.78 P18 3 3 〇 3 3 88 0 50 7.31 P25 3.75 2.25 〇 3 3 88 〇 62.5 6.57 P48 3.75 2.2 5 〇 5 5 84 〇 62.5 6.3 P50 4.83 1.89 〇 5.31 5.22 82.75 〇 71.9 6.4 P51 7.15 0.93 〇 5.23 5.14 81.55 0 88.5 6.4 P4 9 7.55 0 3.25 5.31 5.21 78.68 0 69.9 10 P4 0A 7.57 2.96 0 5.32 5.23 78.92 〇 71.9 10 P63 12.47 0.86 〇 5.16 5.07 〇 76.45 93.6 10 P62A 14.48 〇〇 5.09 5.00 〇 75.43 100 10 P66 27.92 0 〇 4.91 4.82 0 62.35 100 20 測試一些所選擇的試品而來研究具有Re的黏結劑基質的特性。表1 3係所測試的試品。具有2 // m與0. 2 // m兩種不同尺寸之WC粒子係被使用。表14係列出兩階段製程的條件以及所選之試品的所測密度、硬度參數以及韌性參數0 表14、試品編號燒結傲牛 HIP傲牛計算密度 g/c.c. 測量密度 g/c.c. Kg/mm2 Palmqvis t斬生Ksc EG Pa*m1/2 P17-5 1800°C/lhr 1600oC/l5KSl/lhr 14.15 14.21 2092±3 7.2±0.1 P18-3 1800°C/lhr 1600oC/l5KSl/lhr 14.38 14.59 2028±88 6.8±0.3 P25-3 1750°C/lhr 1600oC/l5KSl/lhr 14.49 14.48 2193±8 6.5±0.1 P48-1 1800°C/lhr 1600oC/l5KSl/lhr 13.91 13.99 2208±12 6.3±0·4 P50-4 1800°C/lhr 1600oC/l5KSl/lhr 13.9 13.8 2294±20 6.3±0.1 P51-1 1800°C/lhr 1600oC/l5KSl/lhr 14.11 13.97 2309±6 6.6±0 · 1 P40A-1 1800°C/lhr 1600°C/l5KSl/lhr 13.86 13.86 2321±10 6.3±0.1 P49-1 1800°C/lhr 1600°C/l5KSl/lhr 13.91 13.92 2186±29 6.5±0.2 P62A-6 2200°C/lhr 1725°C/30KSl/lhr 14.5 14.41 2688±22 6·7±0·1 33 1057D-6073-PF1 1279445 P63-5 2200°C/lhr 1725°C/30KSl/llir 14.31 14.37 2562±31 6·7±0.2 P66-4 2200°C/lhr 15.04 14.40 2402±44 8.2±0.4 P66-4 2200°C/lhr 1725°C/30KSl/lhr 15.04 14.52 P66-4 2200°C/lhr 1725°C/30KSl/lhr+ 1950°C/30KSl/lhx 15.04 14.53 2438±47 6.9±0.2 P66-5 2200°C/lhr 15.04 14.33 2092±23 7.3±0.3 P66-5 2200°C/lhr 1725°C/30KSl/lhr 15.04 14.63 P66-5 2200°C/lhr 1725oC/30KSl/lhr+ 1850°C/30KSl/lhr 15.04 14.66 2207±17 7.1±0.2 表1 5更顯示出所選試品在各不同溫度下的所測硬度參數，其中Knoop硬度Hk係藉由Nikon QM hot hardness t e s t e r在1公斤荷重下1 5秒而測量，而R係在高溫下所測之Hk相對於在25°C下所測之Hk的比值。C2與C6碳化物的熱硬度試片係購買自MSC公司（Melville， NY)製造的 inserts SUN434 〇表15 批號測試溫度0 c Hv 25 400 500 600 700 800 900 @2 5 ° C P17-5 2 Hk/ Kg/mm 1880 ±10 1720 ±17 1653 ±25 1553 ±2 9 1527 ±29 2092 ±3 R, % 100 91 88 83 81 P18-3 2 Hk/ Kg/mm 1773 ±32 1513 ±12 1467 ±21 1440 ±10 1340 ±16 2028 ±88 R, % 100 85 83 81 76 P25-3 2 Hk/ Kg/mm 1968 ±45 1813 ±12 1710 ±〇 1593 ±5 2193 ±8 R, % 100 92 87 81 P40A-1 2 Hk/ Kg/mm 2000 ±35 1700 ±17 1663 ±12 1583 ±21 1540 ±35 2321 ±10 R, % 100 85 83 79 77 P48-1 2 Hk/ Kg/mm 1925 ±1〇 1613 土 15 1533 ±29 1477 ±6 1377 ±15 2208 ±12 R, % 100 84 80 77 72 P49-1 2 Hk/ Kg/mm 2023 ±32 1750 ±〇 1633 ±6 16 00 ±17 2186 ±29 R, % 100 87 81 79 34 1057D-6073-PF1 1279445 P50-4 2 Hk/ Kg/mm 205 7 ±25 1857 ±15 1780 ±20 1713 ±6 1627 ±40 2294 ±20 R, % 100 90 8 7 83 79 P51-1 2 Hk/ Kg/mm 2050 ±26 1797 ±6 1743 ±35 1693 ±15 1607 ±15 2309 ±6 R, % 100 88 85 83 78 P62A-6 2 Hk/ Kg/mm 2228 ±29 2063 ±25 1690 ±7 6 1750 ±〇 2688 ±22 R, % 100 93 88 79 P63-5 2 Hk/ Kg/mm 188 7 ±6 1707 ±35 1667 ±15 1603 ±25 2562 ±31 R, % 100 C2 碳化物 2 Hk/ Kg/mm 1053 ±38 988 ±9 711 ±〇 584 ±2 7 1685 ±16 R, % 100 66 47 39 C6 碳化物 2 Hk/ Kg/mm 1423 ±23 1127 ±25 1090 ±10 1033 ±23 928 ±18 1576 ±11 R, % 100 79 77 73 65 硬金屬中的含有Re的黏結劑基質係提升了含有 Co-Re, Ni超合金-Re，Ni超合金-Re-Co的黏結劑合金之熔點。例如，P63的熔點遠大於被使用於固相燒結製程的 22 0 0°C。具有Re於黏結劑（例如P17至P63)中的該硬金屬的熱硬度值遠大於傳統的含Co硬金屬（C2與C6碳化物）。特別是，上述測量結果顯示增加黏結劑中的Re濃度係能夠增加在高溫下的硬度。在該等試品中，具有純Re當作是黏結劑的P62A係具有最高的硬度。具有94%Re與6%Ni基超合金R95當作是黏結劑組成的P63係具有第二高的硬度。接著是 P40AC71.9%Re-29. 1%R95) 、 P49C69.9%Re-30.1%R95) 、 P51(88. 5%Re-l1· 5%R95)與 Ρ50(71· 9%Re-28· 1%R95)。具有 62. 5%Re-37. 5%R95 的黏結劑的試品P 4 8 ’在這些試，品中的硬度是1最低的’其原因是因為Re的含量最少。 35 1057D-6073-PF1 1279445 在另一種類中，硬金屬或陶瓷金屬可以包含與τ iC和 ΤιΝ化合於具有Ni, Mo或M〇2C之黏結劑基質中。陶瓷金屬中的黏結劑Ni可以被Re，Re —c〇，Ni基超合金，Re-Ni基超合金或Re-Co-Ni基超合金部分或全部取代。例如，p38 和P 3 9係典型的化合有n i的陶竟金屬。而P 3 4係化合有 Rene95的陶瓷金屬。P35，P36，P37與P45係化合有

Re —Rene95 的陶瓷金屬。P34，P35，P36，P37，P38，P39

輿P45的組成係列於表1 6中。重量％

Re P34 P3 5 P36 ------- P37 ---- P3 9 P45 8.77 16.6 23.8

Rene95 14.47 10.27 6.50 3.09

Nil

Ni2 15.51 15.51 9.37 3.66

Tic 69.44 65.3 7 62.40 59.38 68.60 68.60 15.3 7

Mo2C 16.09 15.23 14.46 13.76 15.89 15.89 6.51

WC

TaC 58.6 6.4 7 具有上述組成之硬金屬或陶瓷金屬可以應用在很方面。例如，可應用於用來除去目標物材質的耐磨元件」士用於切削工具、磨輪、鑽具中的耐磨元件。該等工可以含有其他不同材料的支持元件，例如鋼件可以鑲於支持元件中。兮 _ ,,^ ^ ^ + ΰ亥工具可以設計成包含多種嵌物破鑲於支持元株φ。点ϊ L 金屬材料所娱例如許多礦業用的鑽具包含許多金屬材枓所構成之小釦子。去切削工具、磨具、刀且、應用的工具包括鑽具八鋸子等等各式各樣的需要耐磨之工具。除此之外，可钿秘一根據元件的特別需要，而作成構

1057D-6073-PF1 36 1279445 用的外罩、外表面或一些層作應用。而符合元件在某些環境下的操处特別的疋，上述的硬金屬可以用來製作切削工具，而此對金屬、严合物、塑膠或木頭進行機械加工。這些切削工具可以包含有用來旋轉、磨、鑽的鑲嵌物，還有孔欽刀、敛广木、检頭、套子與研磨具等等。由於上述的Γ且在切削時會達5G(rc的高溫，所以本案之適用於高溫之硬金屬材料非常適用於上述m而有特別之功效。例可s加工具哥命以及可藉由增加切削速度而改善切削本查明的硬金屬材料 drawing)、擠製（extrusi〇n)、能用於粉末製程中的模具和衝耐磨元件。除了可應用於抽線（wire 鍛造以及冷加工頭之外，也頭。還有，也可用於礦業的 [發明特徵與效果] 本發明提供—種硬金屬組合物，其包括具有第一材 :拉Γ:及具有與第一材料不同的第二材料之黏結劑基質’該第二材料包含銖（Re)或鎳基超合金。還有，本發明的硬金屬可以在固態相以及在比較低的燒結溫度下，藉由兩又U騍而製造大體上是全緻密的硬金屬。根據本發明的材料’可以應用於耐磨耗元件。【圖式簡單說明】弟1圖是顯示根據一方法來製造本發明硬金屬的—並型製造流程圖； 1057D-6073-PF1 37 1279445 第2圖是顯示在固態下根據兩階段燒結步驟來製造本發明硬金屬的一典型製造流程圖；以及第3、4、5、6、7與8圖係顯示所選擇的代表性的硬金屬之一些測定性質。【主要元件符號說明】 1057D-6073-PF1 38

Claims

Ι2794Φ5_6號申請專嫌圍修正本修正日期：95.9.18 十、申請專利範圍： 1· 一種硬金屬組合物，包括：具有第一材料的硬粒子；以及具有與第一材料不同之第二材料 (binder matrix); 黎結劑基質體積％忒硬金屬組合物總重量的25重量％以上；其中，上述硬粒子係以實質均勻的劑基質中。八政佈於該黏結 2. 中該第一 …物，其屬組合物，其 3·如申請專利範圍第2項所述之硬金中該碳化物係包含單原子的碳化鎢（WC)。

一4.如申請專利範圍第2項所述之硬金屬組合物，其中及第-材料更包括含有不同於鶴的金屬之碳化物。上5.如申請專利範圍第4項所述之硬金屬組合物，其中。亥玉屬包括鈦（Ti)，鈕（Ta)，鈮OVb)，釩（V)，鉻（Cr)，給（HO，，鉬（M〇)其中之一。 6·如申請專利範圍第2項所述之硬金屬組合物，其中該第一材料更包括一氮化物。 7·如申請專利範圍第6項所述之硬金屬組合物，其中该氮化物係包含TiN或HfN。 1057D-6073-PF2 39 1279445 8.如申請專利範圍第1項所述之硬金屬組合物，其中該第一材料更包括一氮化物。 9·如申請專利範圍第8項所述之硬金屬組合物，其中該氮化物係包含T i Ν或H f Ν。 1〇·如申請專利範圍第1項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鈷（C〇)。 11.如申請專利範圍第1項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鎳（N丨）。 12·如申請專利範圍第1項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鉬（M〇)。 13.如申請專利範圍第丨項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鐵（Fe)。 14·如申請專利範圍第丨項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鉻（Cr)。 ’、 15·如申請專利範圍第丨項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鎳基超合金。〃 1 6·如申請專利範圍第丨5項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鈷（c〇)。 17· —種硬金屬組合物，包括：具有第一材料的硬粒子，其中該第一材料具有至少一下列混合物：（1)WC，TiC與TaC的混合物，（2)WC，TiC與 NbC的混合物，（3)WC，Tic與至少TaC與Nbc中之一的混合物，（4)WC，TiC與至少Hfc與Nb(：中之一的混合物；以及 1057D-6073-PF2 40 1279445 料之黏結劑基質具有與第一材料不同之第二材 (binder matrix); 其中’該第二材料係佔該硬金屬組體積％ n物總體積的3〜4 0 其中’該黏結劑基質包含銖（Re)元素· 其中’上述硬粒子係以實質均勾、’ 劑基質中。 β式散佈於該黏結 18.如申請專利範圍第17項所其中該黏結劑基質係更包括鎳基超合金。石更金屬組合物’ 19· 一種硬金屬組合物，包括·· 材料具有M02C 具有第一材料的硬粒子，其中該第與TiC的混合物；以及人具有與第一材料不同 (binder matrix); 弟—材枓之—黏結劑基質其中，该第二材料係佔該硬金體積％ ; 其中，該黏結劑基質包含输)元素；其中，上述硬粒子係實質’ 貝貝S 9的方式散佈於該劑基質中。、狀仰π θ 20·如申請專利範甘士外* Μ 国笫1 9項所述之硬金屬組合物，其中该第一材料係更包括丁i Ν。 21. 如申清專利蔚jfi楚1 〇 ^ ^^ 圍弟19項所述之硬金屬組合物，其中该黏結劑基質係更包括鎳基超合金。 22· —種硬金屬組合卿扪成开y方去，包括下列步驟：〃屬、、且a物總體積的3〜4〇黏結 1057D-6073-PF2 41 1279445 經由混合具有硬粒子的粉末與包含有銖（Re)的一黏結劑基質材料，而形成一階段性的粒子；以及利用該黏結劑基質材料黏結該等硬粒子，而進行一製程使上述階段性的粒子被製造成一固態的硬金屬材料，· 其中該製程包含··（ 1 )在真空條件下，於固相中燒結。亥b奴f生的粒子，以及（2 )在具有壓力的惰性氣氛中，於固相中燒結該固化的階段性的粒子。 23.如申請專利範圍第22項所述之硬金屬組合物的成形方法，其中該黏結劑基質係更包括鎳基超合金。 _ 24·如申請專利範圍第23項所述之硬金屬組合物的成形方法，其中該黏結劑基質係更包括鈷（c〇)。、/ 25·如申請專利範圍第22項所述之硬金屬組合物的成开V方法’其中該黏結劑基質係更包括鈷(。〇)。 •女申明專利範圍第22項所述之硬金屬組合物的成I方法纟中上述每一步驟的燒結製程係在低於該等硬步子” 3站、、、口劑基質的共熔（eutectic)溫度下進行。 2 7 ·種硬金屬組合物，包括：鲁具有第一材料的硬粒子；以及 •具有與第一材料不同之第二材料之一黏結劑基質 (binder matrix) ’該第二材料係包括鎳基超合金；其中’上述硬粒子係以實質均勻的方式散佈於該黏結劑基質中。 ^如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中名第#料係包括含有鎢的碳化物。 1057D-6073-PF2 42 1279445 29·如申請專利範圍第28項所述之硬金屬組合物，其中該破化物係包含單原子的碳化鎢（wc)。 3〇·如申請專利範圍第28項所述之硬金屬組合物，其中該第一材料更包括含有不同於鎢的金屬之碳化物。 31·如申請專利範圍第30項所述之硬金屬組合物，其中該金屬包括係鈦（Ti)，钽（Ta)，鈮（Nb)，釩（V)，鉻 (Cr)，鈴（Hf)，鉬（M〇)其中之一。 • τ峋專利範圍第28項所述之硬金屬组合物，其中該第-材料更包括—氮化物。 33".如申請專利範圍第32項所述之硬金屬組合物，其中該氮化物係包含τ i Ν。如申請專利範圍帛32 j員所述之硬金屬組合物，其中5亥氮化物係包含η f n。」5:^請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中遠弟-材料更包括—氮化物。 36.如申請專利範圍第^項所述其中該氮化物係包含至少ΠΝ與謂之—屬、 37’如申請專利範圍第27項所述之硬全屬组合物，其中該鎳基超合全係主面&人更孟屬組口物至係主要包含鎳元素以及更包含其他元素0 之硬金屬組合物， M〇，Nb，W 與 Zr。之硬金屬組合物，合金的一第二超合 Μ.如申請專利範圍f 37項所述其中該其他元素係包括Co, Cr，Ai，Tl， 39.如申請專利範圍帛27項所述其中該黏結劑基質更包含不同於鎳基超 1279445 金0 40·如申請專利範圍第39項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括銖（Re)。 41 ·如申請專利範圍第40項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鈷（c〇)。 4 2 ·如申請專利範圍第2 7項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括銖（Re)。 43.如申請專利範圍第42項所述之硬金屬組合物，其中该黏結劑基質係更包括録（c〇)。 44·如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鈷（Co)。 45·如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鎳（Ni)。 46·如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物/ 其中該黏結劑基質係更包括鐵。 47·如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鉬（Mo)。广.如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鉻（Cr)。 4 9 ·如申請專利範園 ^ ^ 固弟27項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質孫φ a Λ 貝係更包括不同於鎳基超合金的其他合金0 5 0 · —種硬金屬組合物具有第一材料的硬粒子，包括：，其中該第—材料具有T i C與 1057D-6073-PF2 44 1279445 T i N ;以及具有與第一材料不ρη 斤_ 问之弟二材料之一黏結劑基質 (binder matrix)，該篦一』丄、，v , A 之弟—材料係包含至少Ni，Mo與M〇2C 其中，上述硬粒子係以 ^ , κ貝句习的方式散佈於該黏結劑基質中。 51·如申請專利範圍闽昂5ϋ項所述之硬金屬組合物其中該黏結劑基質包含鍊（尺㊀）元素。

52. 如申凊專利範圍宽ς 1话糾、十^ 固弟51項所述之硬金屬組合物其中該黏結劑基質係更包括鈷（c〇)。 53. 如申請專利範圍第52項所述之硬金屬組合物其中該黏結劑基質係更包括鎳基超合金。 54.如申請專利範圍第51項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鎳基超合金。此如申請專利範圍帛5〇項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質係更包括鎳基超合金。

種硬巫屬組合物的成形方法，包括下列步驟：經由混合具有硬粒子的粉末與包含有鎳純合金的 -黏結劑基質材料，而形成一階段性的粒子；以及於固相中燒結該階段性粒子以由該階段性粒子產生 -固悲硬金屬材料，其中在該固態硬金屬材料中用該黏結劑基質材料黏結該等硬粒子。 57·如申請專利範圍第56項所述之硬金屬組合物的成形方法，其更包括： 1057D-6073-PF2 45 1279445 在燒結前先衝壓該階段性粒子；燒結後成形該固態硬金屬材料；以及對該成形的固態硬金屬材料進行一第二燒結製程。 58.如申請專利範圍第56項所述之硬金屬組合物的成形方法’在該混合步驟之前，更包括使該黏結劑基質更包含有銖（Re)之一預備製程。 59·如申明專利範圍第56項所述之硬金屬組合物的成形方法，在該混合步驟之前，更包括使該黏結劑基質更包含有鈷（Co)之一預備製程。、 60. 如申請專利範圍第56項所述之硬金屬組合物的成形方法，其中該固相燒結係在一熱均壓製程中進行。 61. 如申請專利範圍第％項所述之硬金屬組合物的成形方法’其中該製程包含：⑴在真空條件下，於固相中燒結該階段性的粒子’以及⑺在具有壓力的惰性氣氛中，於固相中燒結該階段性的粒子。 ^ 62·如申請專利範圍第57項所述之硬金屬組合物的成形方法在該此合步驟之前，更包括使該等硬粒子具有小於〇· 5 // m的粒子徑，用以降低該等燒結製程的溫度。 63· —種硬金屬組合物，用以當作是具有一耐磨部八的兀件的構成材料，該耐磨部分用以去除一物品的表材，該耐磨部分的構成材料包括·· ，具有第一材料的硬粒子；以及具有與第一材料不同之第二材料之-黏結劑基質 in er matrix) ’該第二材料係包含鍊與鎳基超合金；、 1057D-6073-PF2 46 1279445 其中，上述硬粒子係以實質均勻的劑基質中。飞政佈於該黏結 64.如申請專利範圍第63項所述之硬全其中該黏結劑基質係更包括鈷（c〇)。、蜀、、且δ物’ 6 5. —種硬金屬組合物，用以一 1卞疋耐磨凡件材料，該耐磨元件的構成材料包括：千的構成具有第一材料的硬粒子；以及具有與第一材料不同之第二材 , 4· ·、 ^之一黏結劑基質 (一 -Γ1Χ)，該第二材料係包含鎳基超合金々貝其中，上述硬粒子係以實質均句的方式於劑基質中。、4黏釔 66. 一種硬金屬組合物，包括：具有第一材料的硬粒子，其中兮 /、τ孩弟一材料具有至少一下列混合物：（1)WC，TiC盥TaC的m、〜 ”丄此的固溶體，（2)WC’ TiC盘 NbC的固溶體，（3)WC，TiC與至少Tac金^ 1札與NbC中之一的囡溶體，（4)WC，TiC與至少HfC與NbC中少甲之一的固溶體；以及具有與第一材料不同之第二材何枓之一黏結劑基質 (binder matrix)；、其中，該第二材料係佔該硬金屬組合物總體積的體積％ ; 其中，該黏結劑基質包含銖（Re)元素· 其中，上述硬粒子係以實質均勺貝貝J刁的方式散佈於該黏結劑基質中。 1057D^6073-PF2 47 1279445 67·如申請專利範圍第66項所述之硬金屬組合物，其中該等硬粒子包含Wc，TiC與TaC的固溶體，且該黏結劑基質係由純銖（Re)元素所構成。 6 8.如申請專利範圍第6 7項所述之硬金屬組合物，其中该固溶體係佔該硬金屬組合物總體積的體積％，而该係鍊（Re) tl素佔該硬金屬組合物總體積的28體積％。 69. 如申請專利範圍第67項所述之硬金屬組合物，其中該固溶體係佔該硬金屬組合物總體積的85體積％，而该鍊（Re)兀素係佔該硬金屬組合物總體積的15體積％。 70. 如申請專利範圍第67項所述之硬金屬組合物，其中TiC與TaC係約等量，且丁iC與Tac的總量係少於WC 的量。 71·如申請專利範圍第66項所述之硬金屬組合物，其中該等硬粒子包含WC，TiC與TaC的固溶體，且該黏結劑基質包含銖（Re)元素與鎳基超合金。 72·如申請專利範圍第71項所述之硬金屬組合物，其中該TiC係佔該硬金屬組合物總重量的3〜6重量％，該 TaC係佔該硬金屬組合物總重量的3〜β重量％，而該wc佔該硬金屬組合物總重量的了8〜89重量0/〇。 73·如申請專利範圍第？！項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質更包含C〇。 74·如申請專利範圍第71項所述之硬金屬組合物，其中該鎳基超合金係主要包含鎳以及其他元素，上述其他元素包含 Co, Cr，Al，Ti，Mo，Nb，W，Zr，B，C 與 V。 1057D-6073-PF2 48 1279445 75·如中凊專利範圍第66項所述之硬金屬組合物，其中該黏結劑基質包含Re與鎳基超合金，其中該鎳基超合金包含有Re。 76·如申請專利範圍第ι5項所述之硬金屬組合物，其中該鎳基超合金包含有Re。 77·如申睛專利範圍第18項所述之硬金屬組合物，其中該鎳基超合金包含有Re。 78.如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中該錄基超合金包含有Re。 79·如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物，其中該鎳基超合金係在7 — r，相。 80·如申請專利範圍第38項所述之硬金屬組合物，其中上述其他元素更包括Re。 81. 如申請專利範圍第}項或27項所述之硬金屬組合物，其中該第一材料包括至少一元素週期表中第丨νβ， VB，及VIB族金屬之碳化物。 82. 如申請專利範圍第81項所述之硬金屬組合物，其中該第-材料更包括至少一元素週期表中第VB，及νΐβ 族金屬之氮化物。 83. 如申請專利範圍第】項或打項所述之硬金屬組合物，其中該第一材料更包括至少一元素週期表中第vb，及VIB族金屬之氮化物。 84·如申請專利範圍帛1項或第27項所述之硬金屬組合物，其中該第一材料更包括碳氮化合物，石朋化物，及 1057D-6073-PF2 49 1279445 矽化物其中之一。 85·如申請專利範圍第27項所述之硬金屬組合物， /、中4第一材料包括元素週期表巾帛IVB，VB，及VIB族，屬之碳化物，及元素週期表中"Β，νΐβ族金屬之氮化物其中至少一種，以及其中该第二材料更包括銖（Re)。 86· 一種材料，包括：硬粒子’其包括氮化物，侧化物，碳氮化合物，及矽化物中至少一種；以及 _ 黏、、σ知基貝’其包括銖以黏結至該硬粒子。 87·如申請專利範圍第86項所述之材料，其中該氮化物為元素週期表第VB，及vib族金屬之氮化物的其中一 88.如申凊專利範圍第86項所述之材料，其中該硬粒子更包括一碳化物。士申’專利範圍第8 6項所述之材料，豆中該硬粒子更包括元素调如主^ " I迥期表第IVB，VB，及VIB族金屬之碳化物的其中一種。 9〇· —種材料，包括：硬粒子，复JL·.. 一匕括碳化物，氮化物，硼化物，碳氮化合物，及石夕化物中至少—種；以及一黏結劑甚哲粒子貝’其包括鎳基超合金及鍊以黏結至該硬 91.如 φ 往· β、 τ明辱利範圍第90項所述之材料，其中該碳 1057D-6073-PF2 50 1279445 為元素週期表第IVB，VB，及VIB族金屬之碳化物的其中一種。 92·如申請專利範圍第90項所述之材料，其中該氮化物為兀素週期表第VB，及VIB族金屬之氮化物的其中一種。 93·如申請專利範圍第90、第91項或第92項所述之材料，其中該黏結劑基質更包括鈷。 94. 一種材料，包括：硬粒子’其包括擇自鍅（Zr)，鈕（Ta)，鈮（Nb)，釩（V)， t (Cr) ’錮（M〇)之金屬的碳化物之至少一種；；以及一黏結劑基質，其包括銖以黏結至該硬粒子。 95. 如申請專利範圍第94項所述之材料，其中該黏結劑基質更包括鎳基超合金。 9 6 ·如申明專利範圍弟9 4項或第g $項所述之材料，其中該硬粒子更包括氮化物，硼化物，碳氮化合物，及矽化物之至少一種。 1057D-6073-PF2 51 1279445 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：無 (二）本代表圖之元件符號簡單說明：無八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：益 » 1057D-6073-PF1 4