專利名稱：：具有細化結構的硬質合金的制作方法具有細化結構的硬質合金本發明涉及一種硬質合金。通過加入極少量的Ti、V、Zr、Ta或Nb，或上述這些的組合，已經得到了一種具有較少異常WC晶粒的晶粒細化的硬質合金。硬質合金切削工具被用于對韌度和耐磨性均有較高要求的對鋼、淬火鋼、不銹鋼、鑄鐵和耐熱合金的加工中。為了達到所期望的性質，除WC和Co之外，通常需要加入像TiC、NbC、TaC、ZrC和HfC的立方碳化物。這些立方碳化物將在微觀結構中形成第三相，立方面心碳化物(Bl)，通常被稱作y相。無論是細小晶粒還是正常晶粒的硬質合金，在燒結期間都必須控制晶粒生長。眾所周知，當在沒有抑制劑的情況下燒結WC-Co等級時，WC晶粒的生長非常快，并會發生異常晶粒生長，以至在結構中出現非常大的WC晶粒。因為這些異常晶粒作為嚴重缺陷并會導致破壞，所以可能對于切削操作是有害的。一種公知控制晶粒生長的方法是添加前述立方碳化物，通常碳化物為TiC、NbC、TaC、ZrC、HfC。然而，這些添加物通常為這樣的量，艮卩使得立方碳化物相存在于微觀結構中。但是，缺點是與標準的WC-Co等級相比，韌性降低。另一種控制晶粒生長的方法是EP-A-1500713中描述的在氮氣中燒結，該文獻公開了一種細小晶粒的碳化鎢-鈷硬質合金的制造方法，該方法包括以下步驟混合，根據標準操作研磨，隨后燒結。在脫臘之后，但在孔關閉之前，通過將大于0.5個大氣壓的氮氣引入燒結氣氛中，能夠得到包括降低的晶粒尺寸和較少量的異常晶粒的晶粒細化結構。WO2006/043421公開了一種硬質合金，其包括平均粒徑〈0.3pm4的WC，作為硬質相，以及5.515wtQ/。的至少一種鐵族金屬元素，作為粘結相，除了上述硬質相和粘結相之外，還包含0.0050.06wt。/。的Ti，Cr，相對于粘結相重量比率為0.04-0.2。特別地，上述硬質合金不含Ta。上述硬質合金由WC組成，所述WC在合金中形成均勻細小的顆粒，并有效地抑制了粗大WC的生長，這使得提供給硬質合金優良的強度和韌度。本發明的目的是避免和減少現有技術的問題。本發明的再一個目的是提供一種硬質合金切削工具，其具有改善的粘結相分布和減少的異常WC晶粒數量，給出的硬質合金工具具有改善的機械和切削性能。現在令人驚奇地發現，通過將ppm水平的Ti、V、Nb、Zr或Ta，或它們的組合引入硬質合金中，能夠得到明顯的晶粒細化效果以及改善的粘結相分布。圖1是根據現有技術硬質合金微觀結構的光學顯微照片。圖2是根據本發明硬質合金微觀結構的光學顯微照片。該硬質合金體包含晶粒尺寸為1.0~2.5nm的碳化鎢，315wt。/。的鈷，以及另外還有ppm水平的下述另外的元素Ti、V、Nb、Zr、Ta或它們的混合物，使得比例Me/Co=(at%Ti+at%V+at%Nb+at%Zr+at%Ta)/at%Co(at%=原子％)低于或等于0.014-(CW)*0.008并高于0.0005，優選高于0.0007，CW為0.80~0.95，優選為0.83~0.92，其中CW=磁性。/。Co/wt。/。Co其中磁性％0)是硬質合金中磁性鈷的重量百分比，wt%Co是硬質合金中鈷的重量百分比。CW是Co粘結相中鎢的含量的函數。CW為約1表示在粘結相中的鎢含量非常低，CW為0.75~0.8表示在粘結相中的鎢含量較高。燒結體中還可以包含少量<0.5%的另外的相(如eta相)的析出，或立方MX碳化物或碳氮化物，其中M=(V+Zr+Ti+Ta+Nb+W)，X=C或N。第一優選實施方式中，另外的元素是Ti。第二優選實施方式中，另外的元素是Ti和Ta的混合物。第三優選實施方式中，另外的元素是Ti、Ta和Nb的混合物。第四優選實施方式中，另外的元素是Ti和Zr的混合物。第五優選實施方式中，硬質合金包含0.010.10wt。/。的N。第六優選實施方式中，另外的元素是Ti或者Ti和Ta的混合物，這兩種情況中，N都大于0.02wt%，優選大于0.03wt。/。而小于0.10wt%的N。根據本發明的制造硬質合金的方法包括以下步驟根據標準操作對WC-Co體進行混合、研磨、壓制和燒結。加入卯m水平的Ti、V、Nb、Zr或Ta或它們的混合物，加入的量使得在燒結的硬質合金中滿足根據上述的Me/Co值和CW值。Ti、V、Nb、Zr或Ta可以以純金屬的形式添加，或以碳化物、氮化物和/或碳氮化物或它們的混合物的形式添加。實施例16制備除了WC和9.25wt^o的Co外具有下列組分(wt%)的硬質合金體1A1F。表la(元素wt%，以碳化物加入)變體TiVZrTaNb1A—————參照IB0.025————本發明1C—0.027———本發明ID0.02—0.025——本發明IE———0,095—本發明IF————0.049本發明將所述混合物分別濕磨、烘干、壓實，并在40毫巴壓力下，氬保護氣氛中于141(TC下燒結1小時。燒結之后，確定CW、Me/Co、0.014-(CW"0.008值以及燒結后的晶粒尺寸，結果顯示在表lb中。表lb變體CWMe/Co0.014-(CW)*0.008燒結后dwc(|nm)1A0.91NANA1.71BO.卯0.003310.006801.41C0.890.003310馬881.31D0.910.004410.006721.41E0.910.003310.006721,31FO.卯0.003310.006801.4NA二不適用表中清楚的表明添加少量立方碳化物樣品對燒結的WC晶粒尺寸具有令人驚訝的效果。實施例27按照與實施例l相同的方法制備具有表2a中給出組分的硬質合金變體2A2E。采用得自H.C.Starck公司的WC粉末和含有0.08wt。/。的氮的碳化鎢粉末，它們均具有粒度為1.3pm的FSSS晶粒尺寸，將上述粉末連同得自OMG公司的細晶粒鈷粉末和得自H.C.Starck公司的細晶粒TiC、TaC以及NbC—起使用。表2a元素wt%<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>所述混合物分別經由濕磨、烘干、壓緊，并在40毫巴壓力下，氬保護氣氛中于145(TC下燒結1小時。燒結完成后，確定CW、Me/Co、0.014-(CW)*0.008以及燒結后的晶粒尺寸，結果顯示在表2b中。另外，所述燒結體還要經過切削、磨削、拋光和蝕刻。通過光學顯微鏡觀察研究其橫截面并計算出在任一方向上的大于l(Him的碳化鎢晶粒的數量。結果顯示在表2b中。表2b<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>通過實施例l和2可以明顯得出，由于少量Ti、Ta、Zr、Nb或V添加物的強的晶粒細化效果，根據本發明的變體具有的微觀結構有少得多的大晶粒和普遍更細化的晶粒尺寸。權利要求1.一種WC-Co硬質合金，其特征在于WC晶粒尺寸為1.0～2.5μm，Co含量為3～15wt％，以及另外還有ppm水平的下列元素Ti、V、Nb、Zr或Ta，或它們的混合物，使得比例Me/Co＝(at％Ti+at％V+at％Nb+at％Zr+at％Ta)/at％Co，其低于或等于0.014-(CW)*0.008并高于0.0005，CW為0.80～0.95，其中CW＝磁性％Co/wt％Co其中磁性％Co為磁性鈷的重量百分比，并且wt％Co為硬質合金中鈷的重量百分比。2.根據權利要求l所述的硬質合金，其特征在于另外的元素是Ti。3.根據權利要求l所述的硬質合金，其特征在于另外的元素是Ti和Ta的混合物。4.根據權利要求l所述的硬質合金，其特征在于另外的元素是Ti、Ta和Nb的混合物。5.根據權利要求l所述的硬質合金，其特征在于另外的元素是Ti和Zr的混合物。6.根據前述任一權利要求所述的硬質合金，其特征在于其包含0.010.10wt。/。的N。7.根據權利要求l所述的硬質合金，其特征在于另外的元素是Ti或者Ti和Ta的混合物，在這兩種情況中，N含量都大于0.02wtn/。。8.—種制造WC-Co硬質合金的方法，包括以下步驟混合和濕磨WC和Co的粉末，壓制以及燒結，其特征在于將卯m水平的Ti、V、Nb、Zr或Ta，或它們的混合物，以純金屬形式或者以碳化物、氮化物和/或碳氮化物形式或它們的混合物形式，以這樣的量加入粉末混合物中，即使得Me/Co=(at%Ti+at%V+at%Nb+at%Zr+at%Ta)/at%Co低于或等于0.014-(CW)*0.008并高于0.0005，CW為0.80-0.95，其中CW=磁性。/。Co/wt。/。Co其中磁性％0)為磁性鈷的重量百分比，wt%Co為硬質合金中鈷的重量百分比。全文摘要本發明涉及一種WC-Co硬質合金。通過加入極少量的Ti、V、Zr、Ta或Nb，或者它們的組合，得到一種含有較少異常WC晶粒的晶粒細化硬質合金結構。文檔編號C22C29/08GK101466858SQ200780022136公開日2009年6月24日申請日期2007年6月13日優先權日2006年6月15日發明者亞歷山大·庫索夫斯基,蘇珊·諾格倫,萊夫·阿克松申請人:山特維克知識產權股份有限公司