本发明专利技术提供了一种金属陶瓷刀具，所述金属陶瓷刀具的组成及重量百分比含量分别为：TiCN30-60wt%，TiB5-15wt%，VC0-3wt%，MoC10-20wt%，Ni0-10wt%，Cu0.5-5wt%，WC0-15wt%，Al2O35-30wt%，TaC0-10wt%。本发明专利技术还提供了的所述金属陶瓷刀具的制备方法。本发明专利技术提供的金属陶瓷刀具中，通过对组分的种类和含量进行适当选择，使得本发明专利技术的金属陶瓷刀具中硬质相和粘结相之间既能在界面形成元素的相互扩散，又不发生剧烈的化学反应，防止生成脆性相和恶化界面性能，从而保证本发明专利技术提供的金属陶瓷刀具的整体性能和使用寿命均得到有效提高，应用领域得到大大拓展。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于切削刀具领域，具体涉及。
技术介绍
随着现代科学技术的进步与工业的快速发展，传统的刀具产品已难以满足材料加工的需要，如传统的YG、YT 系列硬质合金刀具面对高速与高强度材料时硬度不够，时有冲击破碎现象发生。此外，也有利用CVD涂层设备在硬质合金上涂一层陶瓷涂层，但由于涂层很薄，容易磨损，因界面结合强度低易产生涂层剥落，并且设备投资大，工艺比较复杂。新型陶瓷刀具材料由于具有高硬度、高耐磨性、高耐热性和高的化学稳定性等独特的性能，近些年来在切削领域得到较为广泛的应用。金属陶瓷材料是通过粉末冶金方法制取的金属与陶瓷的复合材料，兼具金属与陶瓷的优点，具体包括耐高温、耐腐蚀、高硬度、高抗氧化性能等。制备金属陶瓷时，加入TiCN后能有效提高红硬性、耐磨性、抗氧化性和抗腐蚀性等性能，而合金的抗弯强度、抗压强度、热导率有所降低。这种金属陶瓷可以明显提高车削速度和被加工件的精度、光洁度，填补了 WC基硬质合金和陶瓷工具之间的空白。目前工业市场上金属陶瓷刀具主要有TiC基、Ti (C，N)基刀具材料。以专利号为CN200810031010. 6专利技术为例，它公开了一种含硼的碳氮化钛基金属陶瓷刀具材料及其制备方法，该刀具材料是以碳氮化钛作为基材，其特征在于刀具中含有质量分数为O. 005 O.25%的硼，其它各类元素的质量百分比分别为C 6 11%、N 2 7%，Ti 35 70%、W5 20%、Mo O 12%、Ta O 9%，Nb I 7%、Co和Ni的总含量在6 25%。上述金属陶瓷刀具产品，由于其脆性大，抗变能力小，韧性低，在切削加工时易发生破损，可靠性较差，不稳定，易发生“崩刃”现象，面对高速加工高强度材料时，力不从心，使用寿命有限。目前国内外研究采用多种增韧机制来提高陶瓷刀具韧性，但效果不十分理想。例如采用颗粒弥散增韧，其增韧幅度十分有限；采用相变增韧，陶瓷刀具的增韧效果随切削温度的升高而下降，且韧性增加的同时硬度降低；采用晶须增韧，能显著提高陶瓷刀具材料的断裂韧性，但价格昂贵，使用成本高。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中金属陶瓷刀具存在的脆性大、韧性低导致刀具整体性能和使用寿命较低的技术问题。本专利技术提供了一种金属陶瓷刀具，所述金属陶瓷刀具的组成及重量百分比含量分别为TiCN 30-60wt%, TiB 5-15wt%,VC 0-3wt%, MoC 10-20wt%, Ni 0-10wt%, Cu 0. 5-5wt%,WC 0-15wt%, Al2O3 5-30wt%, TaC 0_10wt%。本专利技术还提供了所述金属陶瓷刀具的制备方法，包括以下步骤 A、将原料按重量百分比含量 TiCN 30-60wt%,TiB 5_15wt%，VC 0_3wt%，MoC 10-20wt%,Ni 0-10wt%, Cu 0. 5-5wt%, WC 0-15wt%, Al2O3 5-30wt%, TaC 0_10wt% 混合后进行球磨，然后在真空下 干燥； B、往经过步骤A的混合物中加入成型剂后造粒，加压成型得到坯体； C、将坯体在真空下进行预烧结，得到半成品； D、将半成品进行再次加压处理，以高于预烧结的温度进行真空烧结，表面处理后得到成品金属陶瓷刀具。本专利技术提供的金属陶瓷刀具组份中，通过添加微量的Cu来能有效提高粘结相的韧性，添加Al2O3颗粒能实现弥散增韧，使得本专利技术的金属陶瓷刀具中硬质相和粘结相之间既能在界面形成元素的相互扩散，又不发生剧烈的化学反应，防止生成脆性相和恶化界面性能，实现在不降低硬度的前提下提高金属陶瓷材料韧性的目的。本专利技术提供的金属陶瓷刀具的硬度达92. 0HRA，抗弯强度达180(^/1111112，较现有技术中的11(基、11((，沁金属陶瓷刀具使用寿命提高1-3倍，抗氧化性提高30-45%，稳定性较高，应用领域得到大大拓展。附图说明图I为本专利技术提供的金属陶瓷刀具的制备方法的工艺流程图。具体实施例方式本专利技术提供了一种金属陶瓷刀具，所述金属陶瓷刀具的组成及重量百分比含量分别为TiCN 30-60wt%, TiB 5-15wt%, VC 0-3wt%, MoC 10-20wt%, Ni 0_10wt%, Cu 0-5wt%,WC 0-15wt%, Al2O3 5-30wt%, TaC 0_10wt%。本专利技术提供的金属陶瓷刀具中，通过对组分的种类和含量进行适当选择，使得本专利技术的金属陶瓷刀具中硬质相和粘结相之间既能在界面形成元素的相互扩散，又不发生剧烈的化学反应，防止生成脆性相和恶化界面性能，本专利技术提供的金属陶瓷刀具的硬度达92. 0HRA，抗弯强度达1800N/mm2，较现有技术中的TiC基、Ti (C，N)金属陶瓷刀具使用寿命提高1-3倍，抗氧化性提高30-45%，稳定性较高，应用领域得到大大拓展。具体地，本专利技术提供的金属陶瓷刀具可广泛应用在铣刀、拉丝模及其它耐磨件与切削刀具领域，具有良好的经济价值和使用前景。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述金属陶瓷刀具的组成及重量百分比含量分别为TiCN 40-50wt%, TiB 8-12wt%, VC l-2wt%, MoC 12-18wt%, Ni 3-7wt%, Cu 2-4wt%, WC2_10wt%，Al2O3 10_20wt%，TaC 4_6wt%。本专利技术还提供了所述金属陶瓷刀具的制备方法，如图I所示，包括以下步骤 A、将原料按重量百分比含量TiCN 30-60wt%,TiB 5_15wt%，VC 0_3wt%，MoC 10-20wt%,Ni 0-10wt%, Cu 0. 5-5wt%, WC 0-15wt%, Al2O3 5-30wt%, TaC 0_10wt% 混合后进行球磨，然后在真空下干燥； B、往经过步骤A的混合物中加入成型剂后造粒，加压成型得到坯体； C、将坯体在真空下进行预烧结，得到半成品； D、将半成品进行再次加压处理，以高于预烧结的温度进行真空烧结，表面处理后得到成品金属陶瓷刀具。本专利技术中，步骤A中，球磨时球料比为5 :1_8 :1，球磨时间为24_48h。所述球磨可采用球磨罐或球磨桶进行，本专利技术没有特殊限定。所述球磨介质液为无水乙醇。球磨完成后，对球磨体系进行真空下干燥。优选情况下，步骤A中，真空下干燥的条件为干燥温度为70-150°C，干燥时间为6-12h。根据本专利技术的方法，往真空下干燥的混合体系中加入成型剂造粒，然后进行加压成型，得到坯体。本专利技术中，所述成型剂为本领域技术人员常用的各种成型剂，例如可以为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯镶段聚合物或聚乙二醇(PEG)。所述加压成型的压力为50-70吨，加压成型的时间为I至3min。然后对坯体在真空下进行低温预烧结。本步骤C中，预烧结的条件为预烧结温度为500-1000°C，预烧结时间为30-120min。预烧结完成后得到半成品，然后对半成品进行再次加压处理，高温烧结，最后表面 处理得到成品刀具。其中，再次加压处理的压力为70-90吨，加压时间为I至5min。本专利技术中，真空烧结的温度高于预烧结的温度。具体地，真空烧结温度为1100-1500°C，真空烧结时间为l_3h。本专利技术中，所述表面处理为本领域技术人员的公知技术，包括打磨和抛光处理。其中，打磨包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，
申请(专利权)人：株洲精工硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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