加工工具制造技术

本发明专利技术一种用于含金属材料的切削加工工具(1；100)，包括由烧结硬质材料(4)构成的基础材料，所述基础材料包括嵌入韧性金属粘合剂(5)中的硬质材料颗粒(6)。金属粘合剂(5)是Co‑Ru合金，硬质材料颗粒(6)至少主要由碳化钨形成，碳化钨的平均晶粒尺寸为0.1‑1.2μm。该烧结硬质材料的(Co+Ru)含量为烧结硬质材料的5‑17％重量，Ru含量为(Co+Ru含量)的6‑16％重量，Mo含量为0.1‑3.0wt％的烧结硬质材料，Ti，Ta和/或Nb的含量在每种情况下

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加工工具本专利技术涉及一种用于含金属材料的切削加工工具以及一种用于含金属材料的切削加工工具的烧结硬质材料的用途。由硬质合金材料制成的切削加工工具通常用于切削加工含金属材料，特别是金属和含金属复合材料。硬质合金材料是一种复合材料，其中可以特别由金属碳化物和碳氮化物组成的硬质颗粒嵌入延性金属粘合剂中。其中硬质颗粒至少主要由碳化钨(WC)形成并且粘合剂是钴基或镍基合金，特别是钴基合金的硬质合金材料是最普遍的。基于金属的合金意味着该金属形成合金的主要成分。作为切削加工工具，使用固体烧结硬质材料工具，其中切削区域与烧结硬质材料的工具轴一体形成，以及还具有由可固定到工具的主要元素的烧结硬质材料制成的可更换切削刀片的工具。在固体烧结硬质材料工具的情况下，可以任选地通过不同的烧结硬质材料类型形成各种区域。此外，切削加工工具通常还设置有硬质材料涂层，其通过例如PVD(物理气相沉积)工艺或CVD(化学气相沉积)工艺沉积在烧结硬质材料上。在具有可更换的切削刀片的切削加工工具领域中，有时将切削硬质材料用于切削刀片，其中金属粘合剂由钴-钌合金(Co-Ru合金)形成。除了钴和钌之外，Co-Ru合金还可以包含其他元素。然而，已经发现这些已知的烧结硬质材料还不具有高热强度，碳化钨晶粒的细晶粒尺寸和高断裂韧性的组合，这是许多切削加工应用所期望的。本专利技术的目的是提供一种用于含金属工具的改进的切削加工工具以及用于含金属材料的切削加工工具的烧结硬质材料的相应改进的用途，借助于该切削加工工具，尤其是实现了高热强度，细晶粒尺寸和高断裂韧性的改进组合。该目的通过如权利要求1所述的用于含金属材料的切削加工工具实现。有利的实施例在从属权利要求中指出。切削加工工具具有由烧结硬质材料构成的基础材料，该硬质材料具有嵌入韧性金属粘合剂中的硬质材料颗粒。金属粘合剂是Co-Ru合金。硬质材料颗粒至少主要由碳化钨的平均晶粒尺寸为0.1-1.2μm的碳化钨形成。基材的(Co+Ru)含量为烧结硬质材料重量的5-17％，Ru含量(钌含量)为(Co+Ru)含量重量的6-16％，Mo含量(钼含量)在烧结硬质材料重量的0.1-3.0％范围内，Ti(钛)，Ta(钽)和/或Nb(铌)的含量在每种情况下小于烧结硬质材料重量的0.2％。和V含量(钒含量)为<0.3％的烧结硬质材料重量，优选<0.2％重量。就本专利技术目的而言，(Co+Ru)含量是烧结硬质材料中钴和钌的总含量(以重量％计)，其通过添加以重量％计的Co含量(钴含量)和Ru含量(钌含量)以重量％计。特别地，使用所示范围内的Ru含量可以实现高的热强度。在Ru含量低于总粘合剂含量的约6％重量(即(Co+Ru)含量)时，没有实现令人满意的热强度改善，而在过高的Ru含量高于(Co+Ru)含量的约16％重量时，微观结构性能受到不利影响。已经发现，有针对性地添加钼对烧结硬质材料的性质具有特别有利的影响，特别是WC的细晶粒尺寸和高断裂韧性的特别有利的组合。钼尤其可以以Mo2C(碳化钼)的形式添加，但也可以添加例如金属钼。已发现添加所示量的钼是特别有利的。当Mo的加入量大于3.0％(重量)时，至少没有观察到烧结硬质材料性能的进一步改善。为了获得高硬度，可以有利地添加少量的钒，特别是以VC(碳化钒)的形式，但V含量不应超过烧结硬质材料的约0.3％重量以避免脆化，从而降低断裂韧性。V含量应优选小于烧结硬质材料重量的0.2％。取决于所得烧结硬质材料的所需性能，添加少量Ti，Ta和/或Nb也是有利的，其中添加尤其可以以TiC，TaC，NbC的形式进行或混合碳化物的形式进行。然而，为了不危及通过所示的Ru含量和Mo含量实现的性能改进，重要的是保持Ti含量，Ta含量和Nb含量在每种情况下至少低于烧结硬质材料重量的0.2％，优选在每种情况下低于烧结硬质材料重量的0.15％。用于含金属材料的切削加工工具例如可以构造为固体烧结硬质材料工具，其中用于切削加工的切削区域与由烧结硬质材料构成的轴一体形成。然而，例如，也可以使用具有不同烧结硬质材料的区域，例如，切削区域具有与轴区域不同的胶合硬质材料类型。然而，切削加工工具例如也可以构造为可更换的切削刀片，该切削刀片构造成用于紧固到合适的刀架。在用于含金属材料的切削加工工具中由硬质合金材料构成的基础材料也可任选地以本身已知的方式设置有硬质材料涂层，该硬质材料涂层尤其可通过以下方式形成：CVD(化学气相沉积)工艺或PVD(物理气相沉积)工艺。根据本专利技术的用于含金属材料的切削加工工具提供了高热强度，细晶粒尺寸和高断裂韧性的特别有利的组合，其特别地还适用于切削加工难以加工的材料，特别是高合金钢，钛合金和高温合金。特别地，基础材料的组成可以通过XRF(X射线荧光分析)的元素分析来确定。在一个实施方案中，烧结硬质材料的Mo含量为烧结硬质材料重量的0.15-2.5％。Mo的含量约为0.15％(重量)时，Mo的积极效果变得特别明显。由于成本原因，添加超过2.5％重量的烧结硬质材料也是不利的。在一个实施方案中，碳化钨的平均晶粒尺寸为0.15μm-0.9μm。已经发现，特别是硬度，断裂韧性和热强度的有利组合，其不仅可以用于可更换的切削刀片而且还可以用作固体烧结硬质材料工具，可以在这样的晶粒尺寸下与表示烧结硬质材料的组成相结合被获得。在一个实施方案中，所述烧结硬质材料还具有Cr含量在(Co+Ru)含量的重量0-7.5％，优选重量2-7.5％。为了在烧结过程中可靠地抑制WC晶粒的不希望的晶粒生长，从而获得所需的均匀的小晶粒尺寸的碳化钨晶粒，添加Cr作为晶粒生长抑制剂的量至少为(Co+Ru)含量的(重量)2％是有利的。由于Cr在粘合剂中可溶至一定百分比，因此Cr含量适当地基于烧结硬质材料的粘合剂含量，即基于(Co+Ru)含量。另一方面，Cr含量必须保持足够低，低于(Co+Ru)含量的约7.5％，以便不会使得钴对碳化钨颗粒的润湿产生不利影响。Cr含量优选小于Ru含量。特别地，Cr含量优选小于Ru含量的一半。在这种情况下，首先可靠地获得所需的热强度增加，并且实现碳化钨颗粒的相对小的平均晶粒尺寸，但另一方面，粘合剂对碳化钨颗粒的润湿不会受到不必要的损害。避免了碳化铬的析出物。在一个实施方案中，Ru含量为(Co+Ru)含量的重量的8-14％。在这种情况下，由于相对高的Ru含量，可靠地实现了热强度的显着增加，另一方面，可能对微观结构性能产生不利影响的过高的Ru含量也可靠地被预防。在一个实施方案中，Ti，Ta和/或Nb的含量在每种情况下为0-0.15％重量。换句话说，例如，可以在烧结硬质材料中不存在Ti，Ta和Nb，但是也可以仅有Ti，Ta和Nb中的一种，Ti，Ta和Nb中的两种。或者全部三种在硬质合金材料中分别以0.15％(重量)的量存在。以这种方式，烧结硬质材料的性质可以首先另外受到元素的有针对性添加的影响，另一方面，Ti，Ta和/或Nb的含量也允许使用已经含有少量Ti，Ta和/或Nb的原始材料，例如由于在回收过程中回收的烧结硬质材料粉末。(Ti+Ta+Nb)的总含量优选为烧结硬质材料重量的0-0.2％，更优选为重量的0-0.15％。在这种情况下，Ti，Ta和Nb的额外总量保持很小，以致通过Ru含量和Mo含量以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于含金属材料的切削加工工具(1；100)，包括由烧结硬质材料(4)构成的基础材料，所述基础材料包括嵌入韧性金属粘合剂(5)中的硬质材料颗粒(6)，其中所述金属材料粘合剂(5)是Co‑Ru合金，硬质材料颗粒(6)至少主要由碳化钨形成，其碳化钨具有的平均晶粒尺寸为0.1‑1.2μm，(Co+Ru)含量为烧结硬质材料重量的5‑17％，Ru含量为(Co+Ru)含量的重量的6‑16％，Mo含量为烧结硬质材料重量的0.1‑3.0％，在每种情况下，T i，Ta和/或Nb的含量

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 AT GM53/20161.一种用于含金属材料的切削加工工具(1；100)，包括由烧结硬质材料(4)构成的基础材料，所述基础材料包括嵌入韧性金属粘合剂(5)中的硬质材料颗粒(6)，其中所述金属材料粘合剂(5)是Co-Ru合金，硬质材料颗粒(6)至少主要由碳化钨形成，其碳化钨具有的平均晶粒尺寸为0.1-1.2μm，(Co+Ru)含量为烧结硬质材料重量的5-17％，Ru含量为(Co+Ru)含量的重量的6-16％，Mo含量为烧结硬质材料重量的0.1-3.0％，在每种情况下，Ti，Ta和/或Nb的含量<0.2％的烧结硬质材料的重量，和V含量<0.3％的烧结硬质材料的重量，优选<0.2％重量。2.如权利要求1所述的切削加工工具，其特征在于，所述烧结硬质材料(4)的Mo含量为所述烧结硬质材料重量的0.15-2.5％。3.根据前述权利要求中任一项所述的切削加工工具，其中所述碳化钨的平均晶粒尺寸为0.15μm-0.9μm。4.根据前述权利要求中任一项所述的切削加工工具，其中所述烧结硬质材料(4)另外的Cr含量具有(Co+Ru)含量的重量的0-7.5％，优选为重量的2-7.5％。5.如权利要求4所述的切削加工工具，其特征在于，Cr含量小于Ru含量，优选小于Ru含量的一半。6.如前述权利要求中任一项所述的切削加工工具，其中Ru含量为(Co+Ru)含量的重量的8-14％。7.如前述权利要求中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯汀·图瓦，乌维·施莱恩寇夫，
申请(专利权)人：森拉天时奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT