碳化物/結合金屬的復合粉體的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及碳化物/結合金屬的復合粉體,特別是涉及以鈷作為結合金屬的主要 成份的復合粉體。
【背景技術】
[0002] 刀具、模具、工件為產品量產的重要工具,不論是電子、通訊、光電、精密機械或運 輸工具等產品的升級,均有賴該等產業技術能力的提升。同時面對全球化的競爭壓力與整 個大環境的快速變化下,模具、刀具業更是扮演協助產業升級的關鍵性角色,對工業發展非 常的重要。
[0003] 然而,刀具、模具、工件的硬度、耐磨耗性及耐高溫性直接影響模具使用壽命,連帶 影響后端產品品質與功能,而刀具、模具、工件的制程、材料及加工成本更影響了產業的競 爭力。因此,如何提升刀具、模具、零件的硬度、耐磨耗性、耐高溫性及復雜形狀工件的加工 與制程是目前相關業者所積極努力的目標。
【發明內容】
[0004] 本發明涉及一種碳化物/結合金屬的復合粉體。
[0005] 依據本發明的一實施例,提出一種復合粉體,該復合粉體包含80%~97%重量百 分比的碳化物;及3%~20%重量百分比的結合金屬粉體,其中該結合金屬粉體包含鈷及 第一金屬粉體,該第一金屬粉體包含鋁、鈦、鐵及鎳其中之一或其組合,且鈷的含量占結合 金屬粉體總量的90 % -99 %。
[0006] 依據本發明的另一實施例提出一種激光積層燒結。激光積層繞結包括以下步驟: 提供復合粉體,包含80%~97%重量百分比的碳化物;及3%~20%重量百分比的結合金 屬粉體,其中該結合金屬粉體包含鈷及第一金屬粉體,該第一金屬粉體包含鋁、鈦、鐵及鎳 其中之一或其組合,且鈷的含量占結合金屬粉體總量的90% -99% ;對復合粉體進行激光 燒結步驟以形成工件制品。且依據本發明的一實施例以激光積層燒結的方式制作碳化物刀 具、模具、及工件等,利用激光積層燒結技術,可將傳統的兩階段制程(燒結+移除)縮減成 加法燒結的單一制程,燒結體可近似成型(near net-shape),降低材料使用量,同時可以解 決形狀復雜的工件的加工問題。
[0007] 為了對本發明的上述及其他方面有更佳的了解,下文特舉較佳實施例,并配合所 附圖式,作詳細說明如下:
【附圖說明】
[0008] 圖1是依據本發明的一實施例的復合粉體及制造流程。
[0009] 圖2A、2B是依據本發明一實施例的碳化鎢/結合金屬復合粉體于電子顯微鏡 (SEM)下的放大圖。
[0010] 圖3是依據本發明一實施例的結合金屬粉體于電子顯微鏡(SEM)下的放大圖。
[0011] 圖4A-4D是依據本發明實施例的碳化鎢/結合金屬復合粉體的EDS元素分析圖。
[0012] 圖5是依據本發明一實施例的碳化鎢/結合金屬復合粉體經激光積層燒結后的金 相分析。
【具體實施方式】
[0013] 本發明的實施例中,復合粉體的組成不含抑制劑及石墨,具有較小顆粒粒徑例如 是〈1 μ m、較小固液相間接觸角例如是42°~20°,具高潤濕性及高真圓度利于工件的加 工,例如復雜工件的加工,在燒結加工后所得到的工件有較高的致密性,不會有多孔洞的情 況產生,并且降低材料的使用量,可廣泛應用于刀具、模具、工件等的制造。以下參照所附圖 式詳細敘述本發明的實施例。實施例所提出的細部結構及步驟為舉例說明之用,并非對本 公開內容欲保護的范圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些結構 及步驟加以修飾或變化。
[0014] 依據本發明的實施例,以下提出一種復合粉體。
[0015] -實施例中,復合粉體包含80%~97%重量百分比的碳化物;及3%~20%重量 百分比的結合金屬粉體,其中該結合金屬粉體包含鈷及第一金屬粉體,該第一金屬粉體包 含鋁、鈦、鐵及鎳其中之一或其組合,且鈷的含量占結合金屬粉體總量的90% -99%。簡言 之,復合粉體由碳化物及結合金屬所組成,而結合金屬的主要成份為鈷,其余為鋁、鈦、鐵及 鎳中之一或其任一組合。
[0016] -實施例中,復合粉體包含80%~97%重量百分比的碳化鎢;及3%~20%重量 百分比的結合金屬粉體,其中該結合金屬粉體包含鈷及第一金屬粉體,該第一金屬粉體包 含鋁、鈦、鐵及鎳其中之一或其組合,且鈷的含量占結合金屬粉體總量的90%-99%。
[0017] 一實施例中,結合金屬中,鈷占結合金屬重量百分比例如是90%~100%。
[0018] -實施例中,結合金屬中,鋁占結合金屬重量百分比例如是1%~3%。
[0019] 一實施例中,結合金屬中,鈦占結合金屬重量百分比例如是1%~3%。
[0020] -實施例中,結合金屬中,鐵占結合金屬重量百分比例如是1%~3%。
[0021] -實施例中,結合金屬中,鎳占結合金屬重量百分比例如是1%~3%。
[0022] 本發明的實施流程如圖1所示,包含結合金屬設計(田口實驗設計)與熔煉、氣體 噴粉、碳化鎢/結合金屬結合粉體加壓研磨、激光積層燒結技術。
[0023] -實施例中,將結合金屬粉體與碳化鎢粉體利用高能量加壓研磨方式在加壓研 磨過程中產生大量的冷焊及碎裂,透過產生的機械力(Mechanical force)將粉末進行 結合(blending)化及細化使結合金屬均勾分布于碳化媽表面達到充分且均勾的結合 (blending) 〇
[0024] 以下就實施例作進一步說明。
[0025] 以下列出數個結合金屬的組成以及其與碳化鎢的接觸角的實施例,以說明依據本 發明所制得的復合粉體的特性。然而以下的實施例僅為例示說明之用,而不應被解釋為本 發明實施的限制。各實施例的結合金屬組成以及與碳化鎢的接觸角如表1,其中各元素的比 例以占整體結合金屬粉體的重量百分比表示。接觸角的量測方式是將結合金屬利用真空熔 煉(VIM)進行材料熔煉得到合金塊材,取一小塊材料置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱 方式將材料融化,并量測結合金屬材料與碳化鎢板間的角度。
[0026] 表 1
[0027]
[0028] 結合金屬與碳化媽接觸角量測實施方式 [0029] 實施例1
[0030] 將一小塊鈷材料置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱方式將鈷融化,測量鈷與碳 化鎢板間的角度為45°。
[0031] 實施例2
[0032] 將96wt%鈷、lwt%·!、lwt%鈦、lwt%鐵及lwt%鎳利用真空恪煉(VIM)進行材料 熔煉得到結合金屬塊材,取一小塊結合金屬置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱方式將結 合金屬融化,測量其與碳化鎢板間的角度為30°。
[0033] 實施例3
[0034] 將93wt%鈷、lwt%_S、2wt%鈦、2wt%鐵及2wt%鎳利用真空恪煉(VIM)進行材料 熔煉得到結合金屬塊材,取一小塊結合金屬置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱方式將結 合金屬融化,測量其與碳化鎢板間的角度為2Γ。
[0035] 實施例4
[0036] 將90wt%鈷、lwt%_S、3wt%鈦、3wt%鐵及3wt%鎳利用真空恪煉(VIM)進行材料 熔煉得到結合金屬塊材,取一小塊結合金屬置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱方式將結 合金屬融化,測量其與碳化鎢板間的角度為33°。
[0037] 實施例5
[0038] 將92wt%鈷、2wt%·!、lwt%鈦、2wt%鐵及3wt%鎳利用真空恪煉(VIM)進行材料 熔煉得到結合金屬塊材,取一小塊結合金屬置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱方式將結 合金屬融化,測量其與碳化鎢板間的角度為29.5°。
[0039] 實施例6
[0040] 將92wt%鈷、2wt%_S、2wt%鈦、3wt%鐵及lwt%鎳利用真空恪煉(VIM)進行材料 熔煉得到結合金屬塊材,取一小塊結合金屬置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱方式將結 合金屬融化,測量其與碳化鎢板間的角度為2Γ。
[0041] 實施例7
[0042] 將92wt%鈷、2wt%_S、3wt%鈦、lwt%鐵及2wt%鎳利用真空恪煉(VIM)進行材料 熔煉得到結合金屬塊材,取一小塊結合金屬置于碳化鎢板上,利用電弧瞬間加熱方式將結 合金屬融化,測量其與碳化鎢板間的角度為33°。
[0043] 實施例8
[0044] 將91wt%鈷、3wt%·!、lwt%鈦、3wt%鐵及2wt%鎳利用真空恪煉(VIM)進行材料 熔煉得到結合金屬