【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硬质合金材料，特别是硬质金属，其含有70至95wt％的分散形式的碳化钨以及粘结相，其中粘结相包括金属粘结材料，特别是co。
技术介绍
1、ep 2 691 198 b1描述了这样一种硬质合金材料，即硬质金属体(碳化钨材料)及用于其制备的方法。根据该已知工艺，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。硬质材料碳化钨在这些温度下具有高的热硬度，并且受其影响不那么大。然而，金属粘结剂的强度在这些温度下急剧下降。金属粘结剂的强度降低导致磨料磨损和/或粘结相的挤出增加，这是由于应用施加的应力。结果，硬质
技术实现思路
1、本专利技术解决了这样的问题：提供硬质合金材料，特别是硬质金属，其具有改善的耐磨性并且同时具有高的断裂强度。
2、该问题通过权利要求1的特征来解决。因此，一种硬质合金材料，特别是硬质金属，其含有70-95wt％、优选80-95wt％的分散形式的碳化钨，和粘结相，其中粘结相包含金属粘结材料，其中金属粘结材料包含co，其中粘结相包含金属间相材料和/或溶解元素ni和al，其中金属间相材料(如果存在的话)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，其中粘结相具有以下列出的化学元素组成：ni>25wt％，al>4wt％，余量由co和溶解的粘结剂成分(例如w和/或c)组成。
3、根据本专利技术，因此提出了一种硬质合金材料，特别是硬质合金，其具有增强的粘结相和/或被制备以形成增强的粘结相。在两种情况下，粘结相都由金属间相材料增强。
4、如果金属间相材料存在于粘结相中，则它直接增强粘结相。
5、如果溶解的元素ni和al存在于硬质合金中的粘结相中，则硬质合金材料的热处理形成金属间相材料，这然后导致粘结相的增强。
6、此时，在该热处理期间，来自粘结相的元素ni、co、w和al结合以形成金属间相材料。该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，以及x＝钨和/或另一种成分。
7、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、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。
12、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。
13、为了实现上述效果，根据本专利技术规定粘结相具有以下列出的化学元素组成：ni>25wt％，al>4wt％，余量由co和溶解的粘结剂成分(例如w和/或c)组成。
14、金属间相材料在金属粘结剂中形成结晶嵌层。
15、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加工工具中时，金属间相材料减少了金属粘结材料的侵蚀或挤出。
16、地面加工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。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。因为根据本专利技术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。
17、此外，令人惊讶的是，金属间相材料还显示出能够增强硬质合金材料的内部结构。如果发生强冲击应力，则金属间相材料的晶体减少或防止互连的粘结相区域中碳化钨颗粒的任何滑动，并从而减少或防止粘结相的任何过度塑性变形。特别是，金属间相材料的各个晶体彼此支撑。这具有相当大的优点，特别是在高工具温度下。因为在这样的温度下，粘结相中co的强度降低，但是金属间相材料仍然可靠地为粘结材料提供足够的支撑效果。
18、总之，已经表明，基于根据本专利技术的方案可以实现硬质合金材料的耐磨性的显著增加。试验已经表明，例如，将根据本专利技术的硬质合金材料以用于道路铣刨机的圆形刀具的刀尖的形式使用导致耐磨性增加高达50％！已经表明，当铣刨道路表面(沥青和混凝土)时，可以实现耐磨性的这种显著增加。
19、根据本专利技术的硬质合金材料可以特别地用于设计用于加工、松动、输送和处理植物基或矿物材料或建筑材料的工具的工作区域，特别是在农业或林业或道路建设、采矿或隧道建设的区域中。
20、如果金属间相材料存在于硬质合金材料中，则根据本专利技术的一个变型，可以规定硬质合金材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硬质合金材料(40)，特别是硬质金属，其含有70wt％至95wt％、优选80wt％至95wt％的为分散形式的碳化钨以及粘结相，
2.根据权利要求1所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相具有以下列出的化学元素组成：
3.根据权利要求1或2所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，质量分数Al与Ni之比>0.10，优选>0.12。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)中Co的比例为1wt％至28wt％，优选1wt％至19wt％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，至少在所述硬质合金主体的一段中，所述硬质合金材料(40)中的元素Ni和Al的总和为1wt％至28wt％，优选1.5wt％至19wt％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)具有至少两个体积段(60，70)，其中基于单位体积，金属间相材料(10)的相对比例在第一体积段(70)中大于第二体积
7.根据权利要求6所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述第一体积段(70)由所述硬质合金材料(40)的表面的至少一段界定，并且优选地，所述第二体积段(60)不与所述硬质合金材料(40)的表面相邻；
8.根据权利要求1至7中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相、特别是所述金属粘结材料(30)和/或所述金属间相材料(10)包括Nb和/或Ti和/或Ta和/或Mo和/或V和/或Cr，其中优选地，这些材料中的一种或多种以溶解形式存在于所述粘结相中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)中的碳含量是化学计量的或亚化学计量的。
10.根据权利要求9所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)中的碳含量在以下范围内：
11.根据权利要求1至10中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相中Mo和/或Nb和/或Ti和/或Ta和/或Cr和/或V的比例≤15at％。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，分散的碳化钨(WC晶粒20)作为晶粒存在于所述硬质合金材料(40)中，所述晶粒具有的平均粒径在从1μm至15μm的范围内、优选在从1.3μm至10μm的范围内、特别优选在从2.5μm至6μm的范围内，其是根据DINISO 4499-2测量的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相中Fe的最大含量<5wt％和/或所述粘结相中存在其他不可避免的杂质。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述金属间相材料(M，Y)3(Al，X)(10)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至14中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述金属间相材料(10)的至少一部分具有1500nm的最大尺寸，优选1000nm的最大尺寸，其是使用显微照片根据线性截距技术测量的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，基于总的硬质合金材料(40)，η相的最大比例或Al2O3的最大比例为至多0.6vol％，或者η相材料和Al2O3的总和为至多0.6vol％。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，Al2O3和/或η相材料的平均粒度至多为平均WC晶粒尺寸的5倍。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，根据本专利技术的方法生产的硬质合金材料(40)的至少一段的矫顽力HCM为：
19.一种工具，特别是粉碎工具、地面接合工具，优选地用于道路铣刨机、再生机、稳定机、农业或造林土壤耕作机，所述工具具有基体，所述基体包括工作区域，其中包括根据权利要求1至18中任一项生产的硬质合金材料(40)的至少一个工作元件优选地借助于材料结合、特别是钎焊、特别是硬钎焊保持到工作区域。
20.根据权利要求19所述的工具，其特征在于，所述工作元件为切割元件的形式，优选地具有至少一个切割边缘和/或至少一个切割尖端，或者为磨损保护元件的形式，特别是保护板、保护条、保护销、保护突起或保护螺柱。
21.根据权利要求19或20所述的工...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种硬质合金材料(40)，特别是硬质金属，其含有70wt％至95wt％、优选80wt％至95wt％的为分散形式的碳化钨以及粘结相，
2.根据权利要求1所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相具有以下列出的化学元素组成：
3.根据权利要求1或2所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，质量分数al与ni之比>0.10，优选>0.12。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)中co的比例为1wt％至28wt％，优选1wt％至19wt％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，至少在所述硬质合金主体的一段中，所述硬质合金材料(40)中的元素ni和al的总和为1wt％至28wt％，优选1.5wt％至19wt％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)具有至少两个体积段(60，70)，其中基于单位体积，金属间相材料(10)的相对比例在第一体积段(70)中大于第二体积段(60)。
7.根据权利要求6所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述第一体积段(70)由所述硬质合金材料(40)的表面的至少一段界定，并且优选地，所述第二体积段(60)不与所述硬质合金材料(40)的表面相邻；
8.根据权利要求1至7中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相、特别是所述金属粘结材料(30)和/或所述金属间相材料(10)包括nb和/或ti和/或ta和/或mo和/或v和/或cr，其中优选地，这些材料中的一种或多种以溶解形式存在于所述粘结相中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)中的碳含量是化学计量的或亚化学计量的。
10.根据权利要求9所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述硬质合金材料(40)中的碳含量在以下范围内：
11.根据权利要求1至10中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相中mo和/或nb和/或ti和/或ta和/或cr和/或v的比例≤15at％。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，分散的碳化钨(wc晶粒20)作为晶粒存在于所述硬质合金材料(40)中，所述晶粒具有的平均粒径在从1μm至15μm的范围内、优选在从1.3μm至10μm的范围内、特别优选在从2.5μm至6μm的范围内，其是根据diniso 4499-2测量的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述粘结相中fe的最大含量<5wt％和/或所述粘结相中存在其他不可避免的杂质。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的硬质合金材料(40)，其特征在于，所述金属间相材料(m，y)3(al，x)(10)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l1...
【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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