硬质合金和切削工具制造技术

所述硬质合金包括包含碳化钨颗粒的第一硬质相和包含Co和Cr的结合相，其中在硬质合金的任意表面或任意截面中，将这样的区域限定为WC/WC界面，在该区域中，彼此相邻的碳化钨颗粒各自的表面沿着100nm以上的长度L彼此相对，并且所述表面之间的距离X为5nm以下，并且在距离X为1nm至5nm且其中Co原子的浓度高于碳化钨颗粒内部的Co原子的平均浓度+2原子％的WC/WC界面处，比率C(R)/C(C)为0.17以上，其中C(C)为Co的原子浓度，C(R)为Cr的原子浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质合金和切削工具
本公开涉及一种硬质合金和切削工具。本申请要求基于2018日1月9日提交的日本专利申请No.2018-000946的优先权。该日本专利申请中描述的内容全部通过引用并入本文中。
技术介绍
通常，包括含有碳化钨(WC)作为主要组分的硬质相和含有铁族元素作为主要组分的结合相的硬质合金已被用作用于切削工具的材料。切削工具所需的性能包括强度(例如，横向断裂强度)、韧性(例如，断裂韧性)、硬度(例如，维氏硬度)、耐塑性变形性、耐磨损性等。例如，日本专利待审查公开No.2004-256852(专利文献1)公开了一种硬质合金，该硬质合金通过具有这样的结构从而使其硬度和强度得到提高，该结构包括含有铬的结合相，其中铬的百分比含量朝向与碳化钨颗粒的界面而逐渐增加。此外，日本专利待审查公开No.2005-068515(专利文献2)公开了一种微粒硬质合金，其通过在主要由Co构成的结合相和主要由WC构成的硬质分散相的界面附近并且在硬质分散相的界面附近浓缩Ta来提高韧性。此外，日本专利待审查公开No.2017-088917(专利文献3)公开了一种硬质合金，该硬质合金通过在表面部具有这样的层来增强耐断裂性，该层不含诸如TiC和TaC等化合物(包括其固溶体)的β相并且基本上由碳化钨颗粒和结合相(铁族金属)形成。引用列表专利文献专利文献1：日本专利待审查公开No.2004-256852专利文献2：日本专利待审查公开No.2005-068515专利文献3：日本专利待审查公开No.2017-088917
技术实现思路
根据本公开的硬质合金为这样一种硬质合金，其包括包含碳化钨颗粒的第一硬质相和包含Co和Cr的结合相，在硬质合金的任意表面或任意截面中，将这样的区域称为WC/WC界面，在该区域中，彼此相邻的碳化钨颗粒各自的表面沿着100nm以上的长度L彼此相对，并且表面之间的距离X为5nm以下，在距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的WC/WC界面处，比率C(R)/C(C)的平均值为0.17以上，C(R)和C(C)分别表示Cr和Co的原子百分比的峰值。根据本公开的切削工具包括根据本公开的硬质合金作为基材。附图简要说明图1是示出根据一个实施方案的硬质合金的结构的示意图。图2A是用于说明WC/WC界面处的线分析的方法的示意图。图2B是示出WC/WC界面处的线分析的结果的图的实例。图2C是示出WC/WC界面处的线分析的结果的图的实例。具体实施方式[本公开待解决的技术问题]近年来，在切削加工领域中，随着工件越来越难以切削以及被加工成为越来越复杂的形状，切削工具在苛刻的条件下被使用。因此，用作切削工具用基材的硬质合金也需要具有各种改进的性能。特别地，期望即使在高温下也具有高强度的硬质合金。因此，本公开的一个目的是提供一种即使在高温下也具有优异强度的硬质合金。本公开的另一个目的是提供一种即使在高温下也具有优异强度的切削工具。[本公开的有益效果]上述硬质合金和上述切削工具即使在高温下也具有优异的强度。[本公开的实施方案的说明]首先，将列举本公开的一个方面的内容。[1]在本公开的一个方面中的硬质合金为这样一种硬质合金，其包括由碳化钨颗粒构成的第一硬质相和包含Co和Cr的结合相，在硬质合金的任意表面或任意截面中，将这样的区域称为WC/WC界面，在该区域中，彼此相邻的碳化钨颗粒各自的表面沿着100nm以上的长度L彼此相对，并且表面之间的距离X为5nm以下，在距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的WC/WC界面处，比率C(R)/C(C)的平均值为0.17以上，C(R)和C(C)分别表示Cr和Co的原子百分比的峰值。当硬质合金中距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的WC/WC界面处的C(R)与C(C)的比率(即，C(R)/C(C))的平均值为预定值时，即使在高温(例如800℃)下该硬质合金的强度也十分优异，并且抑制了由热冲击引起的裂纹，其中C(R)表示Cr的原子百分比的峰值，C(C)表示Co的原子百分比的峰值。据认为，在距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的WC/WC界面处，构成WC/WC界面的碳化钨颗粒的接合强度提高。此外，据认为在WC/WC界面中，存在于包含Cr的结合相中的化合物(例如Cr的碳化物)在Co中形成固溶体，并且Cr存在于结合相中使得硬质合金即使在高温下也具有优异的强度。[2]比率C(R)/C(C)的平均值为0.18以上。如此限定的硬质合金即使在高温下也可以具有更为优异的强度。[3]碳化钨颗粒的平均粒径为0.5μm以上5.0μm以下。如此限定的硬质合金确保了使用该硬质合金作为材料制造的切削工具能够平衡作为切削工具的硬度和韧性。[4]硬质合金的比率Nt/Na为0.9以上，其中，在硬质合金的任意表面或任意截面中，Na表示WC/WC界面的总数，并且Nt表示距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的WC/WC界面的数目。这样限定使得整体上硬质合金的WC颗粒之间的接合强度增加。其结果是，硬质合金的韧性提高，并且还提高了对热冲击引起的裂纹的耐性。[5]相对于硬质合金的任意表面或任意截面，第一硬质相的面积比率为70％至95％，并且包含Co和Cr的结合相的面积比率为5％至30％，并且第一硬质相的面积比率与包含Co和Cr的结合相的面积比率之和为100％。如此限定的硬质合金确保了使用该硬质合金作为材料制造的切削工具能够平衡作为切削工具的硬度和韧性。[6]硬质合金还包括第二硬质相，第二硬质相由包含钨、选自元素周期表中除钨以外的第4族元素、第5族元素和第6族元素中的一种或多种金属元素以及选自C、N、O和B中的一种或多种元素的化合物构成。如此限定的硬质合金可以抑制由热冲击或机械冲击引起的裂纹，并且还可以在保持作为硬质合金的硬度的同时增强耐氧化性和对工件的耐反应性。[7]第二硬质相还包含金属钨。如此限定的硬质合金在硬度方面发挥出了更为优异的效果。[8]相对于硬质合金的任意表面或任意截面，第一硬质相和第二硬质相各自的面积比率之和为70％至95％，并且包含Co和Cr的结合相的面积比率为5％至30％，并且第一硬质相的面积比率、第二硬质相的面积比率和包含Co和Cr的结合相的面积比率之和为100％。如此限定的硬质合金确保了使用该硬质合金作为材料制造的切削工具能够平衡作为切削工具的硬度和韧性。[9]根据本公开的一个方面的切削本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬质合金，包括包含碳化钨颗粒的第一硬质相和包含Co和Cr的结合相，/n在所述硬质合金的任意表面或任意截面中，/n将这样的区域称为WC/WC界面，在该区域中，彼此相邻的所述碳化钨颗粒各自的表面沿着100nm以上的长度L彼此相对，并且所述表面之间的距离X为5nm以下，/n在所述距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于所述碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的所述WC/WC界面处，比率C(R)/C(C)的平均值为0.17以上，C(R)和C(C)分别表示Cr和Co的原子百分比的峰值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180109 JP 2018-0009461.一种硬质合金，包括包含碳化钨颗粒的第一硬质相和包含Co和Cr的结合相，
在所述硬质合金的任意表面或任意截面中，
将这样的区域称为WC/WC界面，在该区域中，彼此相邻的所述碳化钨颗粒各自的表面沿着100nm以上的长度L彼此相对，并且所述表面之间的距离X为5nm以下，
在所述距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于所述碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的所述WC/WC界面处，比率C(R)/C(C)的平均值为0.17以上，C(R)和C(C)分别表示Cr和Co的原子百分比的峰值。


2.根据权利要求1所述的硬质合金，其中所述比率C(R)/C(C)的平均值为0.18以上。


3.根据权利要求1或2所述的硬质合金，其中所述碳化钨颗粒的平均粒径为0.5μm以上5.0μm以下。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金，所述硬质合金的比率Nt/Na为0.9以上，其中，Na表示所述WC/WC界面的总数，并且Nt表示所述距离X为1nm以上5nm以下且其中Co的原子百分比高于所述碳化钨颗粒中的Co的原子百分比的平均值+2原子％的WC/WC界面的数目。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：城户保树，田林大二，今村晋也，
申请(专利权)人：住友电工硬质合金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP