【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于生产硬质合金体的方法，其中在混合和/或研磨过程中，优选在湿研磨过程中，将碳化钨粉末(wc粉末)和包括钴粉(co)、镍(ni)和铝(al)的金属粘结材料混合以形成粉末混合物，其中由所述粉末混合物的至少一部分压制生坯，并且其中述生坯在温度和压力的影响下在烧结步骤中烧结，使得在所述烧结步骤之后的冷却步骤之后形成硬质合金体。
技术介绍
1、ep 2 691 198 b1描述了一种硬质合金材料，即硬质金属体(碳化钨材料)及用于其制备的方法。根据该已知方法，将包括粗晶粒碳化钨、超化学计量比例的碳和钴粉末的混合。此外，将粉末状钨添加到该粉末中。钨粉末和钴粉末具有约1μm的平均粒度。粗晶粒碳化钨具有40.8μm的平均粒度。
2、然后将该粉末在球磨机中研磨并加入己烷和石蜡。由该混合物压制生坯，随后将该生坯烧结。在烧结过程之后，对所获得的硬质合金材料进行热处理，将其加热至600℃并在该温度下保持10小时。
3、在随后的冷却过程之后，分析硬质合金材料。发现在硬质合金材料的粘结相中存在纳米颗粒，其中纳米颗粒具有小于10nm的尺寸。纳米颗粒由η相(co3w3c)或(co6w6c)或θ相(co2w4c)形成。纳米颗粒的粒度小于10nm。
4、已经表明，纳米颗粒伴随着粘结相的增强。这可以增加硬质合金材料的硬度。这些材料的缺点是纳米颗粒缺乏热稳定性。结果，它们仅在有限的程度上适用于高温应用或其中发生高温输入的应用。
5、在岩石加工以及沥青和混凝土铣刨期间，摩擦在工具表面上产生非常高的温度。硬
技术实现思路
1、本专利技术解决了这样的问题：其提供了一种用于生产硬质合金体的易于控制且可靠的方法，其特征在于改善的耐磨性，同时具有高的断裂强度。
2、通过向混合和/或研磨过程中加入铝化镍、优选铝化镍粉末、特别是ni3al粉末作为金属间相材料来解决该问题。
3、就本专利技术而言，铝化镍可以是至少包含ni和al的金属间相材料，其中ni和al在晶体结构中彼此键合。
4、就本专利技术而言，铝化镍应理解为适用于合金化的铝化镍(例如，锡合金化的铝化镍)。
5、出于本专利技术的目的，铝化镍可以理解为表示无定形材料，特别是为粉末形式。
6、可以将铝化镍加入到混合或研磨过程中，而不需要在职业安全或健康方面采取任何特别的预防措施。特别是，不需要脱氧，如果加入元素al则需要脱氧。此外，这导致铝化镍的选择容易以精确的剂量加入到混合和/或研磨过程中，从而允许以简单的方式进行可靠和可重复的生产。
7、根据本专利技术的方法可用于生产硬质合金材料，特别是硬质金属，然后其已经具有增强的粘结相和/或其被制备以形成增强的粘结相。在两种情况下，粘结相通过金属间相材料增强，所述金属间相材料包括添加的铝化镍的ni和al。
8、根据本专利技术的优选实施例，可以规定控制烧结步骤之后的冷却步骤和/或硬质合金体的热处理，使得在硬质合金体的粘结相中形成金属间相材料，其中金属间相材料的至少一部分优选地根据结构式(m，y)3(al，x)形成，其中m＝ni，y＝co和/或另一种成分，并且x＝钨和/或另一种成分。
9、优选地，可以规定，在冷却步骤期间，将烧结体在从400℃至烧结体的固溶温度的温度范围内保持0.25至24小时。在此，金属间相材料可靠地形成并且以足够的量和尺寸实现粘结相的有效增强。
10、如果金属间相材料已经在冷却步骤中形成，然后存在于粘结相中，则它直接增强粘结相。这导致该方法的设计特别简单。
11、如果在烧结过程之后溶解的元素ni和al存在于硬质合金材料中的粘结相中，则硬质合金材料的热处理可以形成金属间相材料，这然后导致粘结相的增强和所需的改善的耐磨性。
12、例如，在该热处理期间，来自粘结相的元素ni、co、w和al的至少一部分结合以形成金属间相材料。该金属间相材料的至少一部分可以根据结构式(m，y)3(al，x)形成，其中m＝ni，y＝co和/或另一种成分，以及x＝钨和/或另一种成分。
13、硬质合金材料的热处理可以以不同的方式进行，其适合于形成如预期的金属间相材料。
14、特别地，这可以是热处理，特别是将外部热量输入到硬质合金材料中。热处理可以例如通过提供加热或冷却的活性源来实现，并且其特征是该源将热量引入到材料中或从材料中提取热量。例如，金属间相材料的形成可以在其中已经引入硬质合金材料的炉中进行。还可以设想到的是，硬质合金材料的表面的至少一部分受到加热装置(例如燃烧器)的作用。
15、替代地，可以设想到的是，存在将能量引入到硬质合金材料中以在其中产生热量的激发源。这可以是例如感应线圈或激光装置。
16、替代地，还可以设想到的是，通过被动加热产生热量，即，通过在操作状态下(优选地按预期)使用硬质合金材料，或者在加工(特别是安装)硬质合金材料的方法步骤的过程中使用硬质合金材料。
17、例如，通过摩擦在硬质合金材料中产生热量，这诸如在硬质合金材料的预期使用期间，特别是预期应用期间，特别是在硬质合金材料的工具的应用期间发生。如果是工具，则它相对于待被加工的物体移动(例如，在道路铣刨刀具的情况下，该道路铣刨刀具相对于道路表面移动)，产生摩擦能量，这导致在硬质合金材料中产生热量。在该过程中产生的热量可用于实现粘结相的自增强效果，因为在硬质合金材料中至少部分地形成金属间相材料。
18、预期的操作条件也可以理解为硬质合金材料在适于形成金属间相材料的操作温度下的操作使用。
19、还可以设想到的是，在方法步骤的过程中，硬质合金材料被被动地加热，在该方法步骤中，硬质合金材料被施加到保持器上，例如被施加到工具基体或工具头上。产生的热量可用于形成金属间相材料。一种可以设想到的接合过程是焊接过程，例如摩擦焊接过程、电子束焊接过程、硬钎焊和软钎焊过程，例如硬钎焊过程、炉硬钎焊过程、感应硬钎焊过程、扩散硬钎焊过程、电镀过程，例如爆炸电镀。
20、金属间相材料在金属粘结剂中形成结晶嵌层。
21、与金属间相材料所嵌入的金属粘结材料相比，该金属间相材料具有显著更高的强度，特别是在更高的温度下。在暴露于磨损攻击的硬质合金材料的表面处，当金属间相材料用于例如地面接合工具中时，金属间相材料减少了金属粘结材料的侵蚀或挤出。
22、地面接合工具和松散的地面材料以及剩余的地面材料的运动在硬质合金材料上引起研磨和机械应力。硬质合金材料中的碳化钨晶粒提供了足够的耐磨性以抵抗这种磨损攻击。现有技术中的问题是粘结剂材料具有比碳化钨显著更低的强度。因为金属间相材料现在整合或形成在粘结相中，所以防止了金属粘结材料的任何快速侵蚀或挤出。
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于生产硬质合金体的方法，其中在混合和/或研磨过程中，优选在湿研磨过程中，将碳化钨粉末(WC粉末)和金属粘结材料混合以形成粉末混合物，所述金属粘结材料包括钴粉(Co)、镍(Ni)和铝(Al)，其中由所述粉末混合物的至少一部分压制生坯，并且其中所述生坯在烧结步骤中在温度和压力的影响下烧结，使得在所述烧结步骤之后的冷却步骤之后形成硬质合金体；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述烧结步骤之后的冷却步骤和/或对所述烧结的硬质合金体的热处理，使得在所述硬质合金体中的硬质合金体的粘结相中形成金属间相材料，其中所述金属间相材料的至少一部分优选地根据结构式(M，Y)3(Al，X)形成，其中M＝Ni，Y＝Co和/或其他成分，并且X＝钨和/或其他成分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述冷却步骤期间，将烧结体在400℃至烧结体的固溶温度的温度范围内保持0.25-24小时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述生坯含有70wt％至95wt％、优选80wt％至95wt％的碳化钨(WC)、1wt％至28wt
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述铝化镍、优选Ni3Al粉末是在熔炼冶金过程中生产的，和/或所述铝化镍、优选Ni3Al粉末作为在熔融冶金过程中生产的材料添加到所述混合或研磨过程中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将所述铝化镍、优选Ni3Al粉末添加到所述研磨和/或混合过程中，其具有平均粒度FSSS<70μm，优选具有粒度FSSS<45μm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在制备步骤中，优选在第一研磨步骤中，将所述铝化镍与研磨液和粗晶粒碳化钨混合，所述粗晶粒碳化钨优选具有平均粒度FSSS>20μm，特别优选具有在从30至60μm范围内的平均粒度FSSS，例如呈微晶和/或单晶碳化钨的形式，使得由所述铝化镍形成粉碎的铝化镍，优选粉碎的铝化镍粉末，特别是粉碎的Ni3Al粉末。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述制备步骤中和/或在随后的研磨步骤中，添加压制助剂、至少一种合金成分和/或钴粉，并与所述铝化镍和/或粉碎的铝化镍混合。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述制备步骤的研磨混合物中的铝化镍含量在从8wt％至50wt％的范围内，优选在从9wt％至25wt％的范围内。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，在随后的研磨步骤中，将WC粉末加入到来自制备步骤的预研磨中，使得WC粉末在所获得的研磨混合物中的比例在从70至95wt％的范围内，并且在随后的研磨步骤中，将粉碎的铝化镍研磨成精细粉碎的铝化镍。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，使用液相烧结过程在炉中在从1350℃至1550℃的范围内的烧结温度条件下烧结所述生坯。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在所述烧结温度条件下的所述液相烧结过程期间，所述钴和金属间相在熔体中至少部分地溶解到彼此中，并且在所述冷却和/或热处理期间，所述金属间相材料形成在粘结相中，其中所述金属间相材料根据结构式(M，Y)3(Al，X)形成，其中M＝Ni，Y＝Co和/或另一种成分，并且X＝钨和/或另一种成分。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘结相中的金属间相材料的至少一部分具有1500nm的最大尺寸，优选1000nm的最大尺寸，其是根据使用显微照片的线性截距技术测量的。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘结相中的金属间相材料(M，Y)3(Al，X)的晶体的至少一部分具有根据ICSD(无机晶体结构数据库)的晶体结构L12(空间群221)。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其特征在于，在研磨和/或混合过程中，将雾化的铝化镍、优选雾化的Ni3Al粉末加工为金属间相材料。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合和/或研磨过程是包括至少两个混合和/或研磨步骤的多阶段过程，其中优选地，在最后的研磨和/或混合步骤之前添加铝化镍。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，在所述混合和/或研磨过程中处理Nb和/或Ti和/或Ta、和/或Mo和/或V和/或Cr，并且烧结的硬质合金材料的粘...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于生产硬质合金体的方法，其中在混合和/或研磨过程中，优选在湿研磨过程中，将碳化钨粉末(wc粉末)和金属粘结材料混合以形成粉末混合物，所述金属粘结材料包括钴粉(co)、镍(ni)和铝(al)，其中由所述粉末混合物的至少一部分压制生坯，并且其中所述生坯在烧结步骤中在温度和压力的影响下烧结，使得在所述烧结步骤之后的冷却步骤之后形成硬质合金体；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述烧结步骤之后的冷却步骤和/或对所述烧结的硬质合金体的热处理，使得在所述硬质合金体中的硬质合金体的粘结相中形成金属间相材料，其中所述金属间相材料的至少一部分优选地根据结构式(m，y)3(al，x)形成，其中m＝ni，y＝co和/或其他成分，并且x＝钨和/或其他成分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述冷却步骤期间，将烧结体在400℃至烧结体的固溶温度的温度范围内保持0.25-24小时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述生坯含有70wt％至95wt％、优选80wt％至95wt％的碳化钨(wc)、1wt％至28wt％、优选1wt％至19wt％的钴(co)和1wt％至28wt％、优选1.5wt％至19wt％的铝化镍作为金属间相材料。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述铝化镍、优选ni3al粉末是在熔炼冶金过程中生产的，和/或所述铝化镍、优选ni3al粉末作为在熔融冶金过程中生产的材料添加到所述混合或研磨过程中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将所述铝化镍、优选ni3al粉末添加到所述研磨和/或混合过程中，其具有平均粒度fsss<70μm，优选具有粒度fsss<45μm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在制备步骤中，优选在第一研磨步骤中，将所述铝化镍与研磨液和粗晶粒碳化钨混合，所述粗晶粒碳化钨优选具有平均粒度fsss>20μm，特别优选具有在从30至60μm范围内的平均粒度fsss，例如呈微晶和/或单晶碳化钨的形式，使得由所述铝化镍形成粉碎的铝化镍，优选粉碎的铝化镍粉末，特别是粉碎的ni3al粉末。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述制备步骤中和/或在随后的研磨步骤中，添加压制助剂、至少一种合金成分和/或钴粉，并与所述铝化镍和/或粉碎的铝化镍混合。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述制备步骤的研磨混合物中的铝化镍含量在从8wt％至50wt％的范围内，优选在从9wt％至25wt％的范围内。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，在随后的研磨步骤中，将wc粉末加入到来自制备步骤的预研磨中，使得wc粉末在所获得的研磨混合物中的比例在从70至95wt％的范围内，并且在随后的研磨步骤中，将粉碎的铝化镍研磨成精细粉碎的铝化镍。
【专利技术属性】
技术研发人员：H·弗里德里希斯，B·菲利普，D·赫梅利克，请求不公布姓名，U·克雷默，A·哈勒尔，T·希尔格特，
申请(专利权)人：必泰克有限两合公司，
类型：发明
国别省市：
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