制造硬質合金的新方法及其獲得的產品的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及制造硬質合金的方法和其獲得的產品及其用途。
【背景技術】
[0002] 硬質合金被用于制造例如切削工具、耐磨零件、鉆研機鉆頭等的燒結體。硬質合金 產業也對生產硬質且用于高速條件下耐磨的材料有興趣。運可W通過用例如TiN、Ti(C，N)、 (Ti，Al)N和/或AI2O3的層涂布硬質合金來實現。WC-Co合金是最常用的鉆巖材料。關于 硬質金屬W及改進硬質WC相的方法的知識對于開發新的和改進的鉆巖機是重要的。
[0003]US2005/0025657公開了制造細粒碳化鶴-鉆硬質合金的方法，該方法包括混合， 根據標準實踐研磨，之后燒結。通過在脫蠟后但在孔閉合前，將壓力超過0. 5atm的氮氣引 入燒結氣氛中，可W獲得包括減小的晶粒尺寸和較少的異常晶粒的晶粒細化。
[0004]W0 2012/145773設及由滲雜有至少一種第4族和/或第5族和/或第7族過渡金 屬（不包括Tc)的六方碳化鶴形成的一碳化鶴粉末。該文獻也公開了通過（W，Me)2C到（W， Me)C來生產新型滲雜的六方碳化鶴的兩階段方法。
[0005]Reichel，B等（耐火金屬和硬質材料國際期刊（InternationalJournalof RefractoiyMetalsandHardMaterials) 28 (2010) 638-64?5)公開了一種用單獨的碳化物 生產滲雜硬質金屬的方法。根據該方法，MexCoyCz型（其中Me=金屬例如W、V、化、化、 Ti等）的兩元或Ξ元合金的低碳化物（subcarbide)被用作起始材料，W生產含有嵌入 Co粘結相的WC或WC/立方碳化物相的硬質金屬。然而，因為需要將額外的碳添加至起始 MexCoyCz低碳化物中W生產最終所需的微觀結構，該方法在調整碳含量W生產無缺陷結構 (例如η相或游離石墨）方面具有問題。而且，從未證實，通過利用所述的方法可W生產含 有滲雜有任何立方碳化物的六方WC的燒結硬質金屬。
[0006]當利用六方滲雜WC時，從加工的觀點來看，主要的挑戰是在燒結過程期間，避免 滲雜過渡金屬例如W碳化粗或碳氮化粗的形式從六方滲雜WC相中析出，并且上述方法都 沒有解決該問題。另外，對于燒結立方碳化物的特定應用，也有避免立方碳化物或其它另外 的碳化物或碳氮化物析出的挑戰，因為運些析出物會降低所得燒結產品的初性。
[0007] 因此，本公開內容中公開的方法和由此獲得的產品將規避上面上述問題和/或為 上述問題提供解決方案。
【發明內容】
[0008] 因此，本公開內容提供制造硬質合金的方法，所述方法包括W下步驟：
[0009] a)形成包含研磨液體、粘結金屬和硬質成分的漿料，其中所述硬質成分包含六方 滲雜WC化exdopedWC);
[0010]b)對所述漿料進行研磨和干燥；
[0011] C)對從b)獲得的粉末混合物進行壓制和燒結；其中在燒結前和/或燒結期間，對 六方滲雜WC進行氮處理。出人意料地發現，通過在燒結前和/或燒結期間，對六方滲雜WC 進行氮處理，將解決或規避上述問題。在不受任何理論束縛的情況下，認為氮對滲雜元素在 六方WC中的溶解性有影響。因此通過應用如上文或下文限定的方法，控制了滲雜物從六方 滲雜WC中的析出，因此可W制造含有六方滲雜WC晶粒的硬質合金。在不受任何理論束縛 的情況下，認為受限的晶粒生長的一個原因可能是氮在富有液態粘結金屬和固態粘結金屬 的相中的溶解度非常低。
[0012] 因此，如上文或下文限定的本方法通過將本方法和WC的滲雜水平相結合，提供了 定制硬質合金的可能性和機會。此外，因為形成丫相的一定含量的過渡金屬元素將在六方 滲雜WC中保持為固溶體，所W如上文或下文限定的本方法提供的燒結產品中γ相的體積 分數減小。
[0013] 本公開內容也設及如上文或下文限定的制造硬質合金的方法在制造切削工具中 的用途。
[0014] 此外，本公開內容提供根據如上文或下文限定的方法可獲得的硬質合金。而且，本 公開內容也提供根據如上文或下文限定的方法可獲得的切削工具。因為該六方滲雜WC的 硬度降低，所W與常規硬質合金相比，該硬質合金和由此切削工具涵蓋了提高的硬度對初 性比，并且所得的硬質合金和由此切削工具由于該提高的硬度對初性比而包含更少的粘結 金屬例如化、Mo、Fe、Co和/或Ni，并且仍然涵蓋所需的性能。
【附圖說明】
[0015] 圖1公開了如上文或下文限定的方法的示意圖。
[0016] 圖2公開了一個用于測量納米壓痕的圖片實例。
[0017] 圖3公開了樣品2燈aC+WC)的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。黑色相為 WC，黃色相為TaC且淺色相為粘結相。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[001引圖4公開了樣品3 ((W，化)C+Co)的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。淺色 相表示粘結相且較深色的是WC。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[001引圖5公開了樣品5(W，Cr)C+(W，化)C的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。淺 色相表示粘結相且較深色的是WC。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[0020] 圖6公開了樣品6 (WC+化C+化3〔2)的2000倍放大率和偏振光下的L0M圖像。淺色 相表示粘結相且較深色的是WC。未蝕刻的（A)和用Murakami蝕刻2分鐘的度）。
[00川定義
[002引除非另有說明，否則在本文中使用時，交互使用的術語"滲雜WC"和"六方滲雜WC化exdopedWC)"和"六方滲雜WC化exagonaldopedWC)"旨在是指在碳化鶴的六方晶體 結構內的鶴原子被選自除Tc外的第4族元素和/或第5族元素和/或第7族元素（過渡 金屬）的一種或多種過渡金屬的原子部分代替。過渡金屬的實例是但不限于化、化和佩。 六方滲雜WC也可被寫成六方（Me,W)似或六方（Me,W) (C，腳，其中Me為上面公開的過渡 金屬中的任一種。
[0023] 術語"六方WC化ex-WC)"和"六方WC化exagonal WC)"在本文中可W交互使用，旨 在是指具有六方結構的碳化鶴。
[0024] 除非另有說明，否則在本文中使用時，術語"硬質成分"旨在包括WC，滲雜WC，對應 于元素周期表的第4、第5和第6族元素的元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、棚化物、碳氧化 物、碳氧氮化物及其混合物。對應于周期表的第4、第5和第6族元素的元素的碳化物、氮 化物、碳氮化物、棚化物、碳氧化物、碳氧氮化物及其混合物的實例是但不限于化C、化3C2和 NbC。當該硬質成分是干燥的時，呈粉末形式。
[00巧]根據本公開內容，術語"切削工具"被用于任何用于通過剪切形變從工件除去材料 的工具，切削工具的實例是但不限于刀片、端銳刀、采礦工具、鉆頭和鉆機。
[0026] 此外，除非另有說明，否則術語"燒結體"旨在包括切削工具。
[0027] 就術語"丫相"而言，其在本文中是指在燒結期間形成的立方相。丫相通常被描 述為（W，Mei，Μθ2. . .) (C，N，0,B)，其中Μθχ是Hf、Ta、佩、Cr、Mo、W、Μη、Re、Ru、Fe、Co、Ni和 A1且該相具有立方結構。為了形成丫相，需要存在一定量的立方碳化物W形成丫相。最 常見的用于生成γ相的立方碳化物是TiC、TaC和NbC，然而，也可W使用其它元素的立方 碳化物。當制造直（strai曲t)等級即沒有梯度的硬質合金時，通常排除梯度形成元素例如 Ti'Zr和V。
【具體實施方式】
[0028] 本發明設及制造硬質合金的方法，所述方法包括W下步驟：
[0029] a)形成包含研磨液體、粘結金屬和硬質成分的漿料，其中所述硬質成分包含六方 滲雜WC;
[0030] b)對從步驟a)獲得的漿料進行研磨和干燥；
[0031] C)對從b)獲得的粉末混合物進行壓制和燒結；
[0032] 其中在燒結前和/或燒結期間，對六方滲雜WC進行氮處理。燒結可W在500~ 1500°C的溫度范圍和1毫己~200己范圍內的氮壓力下進行。因此，本公開內容設及生產 包含六方滲雜WC的硬質合金的方法。該WC已經被選自第4、第5和/或第7族元素（不包 括Tc)的滲雜元素滲雜。運種元素的實例為化、佩、化及其混合物。因為如上文或下文限 定的該方法被用于制造直等級的硬質合金，即該硬質合金不含任何梯度，因此優選避免已 知為梯度形成物的元素。
[003引為了形成滲雜WC的六方結構，需要限制滲雜元素的量。如果滲雜元素的量超過在 六方WC中的最大固溶度，那么WC將會形成其中Me為滲雜元素的