制造硬质合金的新方法及其获得的产品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及制造硬质合金的方法和其获得的产品及其用途。
【背景技术】
[0002] 硬质合金被用于制造例如切削工具、耐磨零件、钻研机钻头等的烧结体。硬质合金 产业也对生产硬质且用于高速条件下耐磨的材料有兴趣。运可W通过用例如TiN、Ti(C，N)、 (Ti，Al)N和/或AI2O3的层涂布硬质合金来实现。WC-Co合金是最常用的钻岩材料。关于 硬质金属W及改进硬质WC相的方法的知识对于开发新的和改进的钻岩机是重要的。
[0003]US2005/0025657公开了制造细粒碳化鹤-钻硬质合金的方法，该方法包括混合， 根据标准实践研磨，之后烧结。通过在脱蜡后但在孔闭合前，将压力超过0. 5atm的氮气引 入烧结气氛中，可W获得包括减小的晶粒尺寸和较少的异常晶粒的晶粒细化。
[0004]W0 2012/145773设及由渗杂有至少一种第4族和/或第5族和/或第7族过渡金 属（不包括Tc)的六方碳化鹤形成的一碳化鹤粉末。该文献也公开了通过（W，Me)2C到（W， Me)C来生产新型渗杂的六方碳化鹤的两阶段方法。
[0005]Reichel，B等（耐火金属和硬质材料国际期刊（InternationalJournalof RefractoiyMetalsandHardMaterials) 28 (2010) 638-64?5)公开了一种用单独的碳化物 生产渗杂硬质金属的方法。根据该方法，MexCoyCz型（其中Me=金属例如W、V、化、化、 Ti等）的两元或Ξ元合金的低碳化物（subcarbide)被用作起始材料，W生产含有嵌入 Co粘结相的WC或WC/立方碳化物相的硬质金属。然而，因为需要将额外的碳添加至起始 MexCoyCz低碳化物中W生产最终所需的微观结构，该方法在调整碳含量W生产无缺陷结构 (例如η相或游离石墨）方面具有问题。而且，从未证实，通过利用所述的方法可W生产含 有渗杂有任何立方碳化物的六方WC的烧结硬质金属。
[0006]当利用六方渗杂WC时，从加工的观点来看，主要的挑战是在烧结过程期间，避免 渗杂过渡金属例如W碳化粗或碳氮化粗的形式从六方渗杂WC相中析出，并且上述方法都 没有解决该问题。另外，对于烧结立方碳化物的特定应用，也有避免立方碳化物或其它另外 的碳化物或碳氮化物析出的挑战，因为运些析出物会降低所得烧结产品的初性。
[0007] 因此，本公开内容中公开的方法和由此获得的产品将规避上面上述问题和/或为 上述问题提供解决方案。
【发明内容】
[0008] 因此，本公开内容提供制造硬质合金的方法，所述方法包括W下步骤：
[0009] a)形成包含研磨液体、粘结金属和硬质成分的浆料，其中所述硬质成分包含六方 渗杂WC化exdopedWC);
[0010]b)对所述浆料进行研磨和干燥；
[0011] C)对从b)获得的粉末混合物进行压制和烧结；其中在烧结前和/或烧结期间，对 六方渗杂WC进行氮处理。出人意料地发现，通过在烧结前和/或烧结期间，对六方渗杂WC 进行氮处理，将解决或规避上述问题。在不受任何理论束缚的情况下，认为氮对渗杂元素在 六方WC中的溶解性有影响。因此通过应用如上文或下文限定的方法，控制了渗杂物从六方 渗杂WC中的析出，因此可W制造含有六方渗杂WC晶粒的硬质合金。在不受任何理论束缚 的情况下，认为受限的晶粒生长的一个原因可能是氮在富有液态粘结金属和固态粘结金属 的相中的溶解度非常低。
[0012] 因此，如上文或下文限定的本方法通过将本方法和WC的渗杂水平相结合，提供了 定制硬质合金的可能性和机会。此外，因为形成丫相的一定含量的过渡金属元素将在六方 渗杂WC中保持为固溶体，所W如上文或下文限定的本方法提供的烧结产品中γ相的体积 分数减小。
[0013] 本公开内容也设及如上文或下文限定的制造硬质合金的方法在制造切削工具中 的用途。
[0014] 此外，本公开内容提供根据如上文或下文限定的方法可获得的硬质合金。而且，本 公开内容也提供根据如上文或下文限定的方法可获得的切削工具。因为该六方渗杂WC的 硬度降低，所W与常规硬质合金相比，该硬质合金和由此切削工具涵盖了提高的硬度对初 性比，并且所得的硬质合金和由此切削工具由于该提高的硬度对初性比而包含更少的粘结 金属例如化、Mo、Fe、Co和/或Ni，并且仍然涵盖所需的性能。
【附图说明】
[0015] 图1公开了如上文或下文限定的方法的示意图。
[0016] 图2公开了一个用于测量纳米压痕的图片实例。
[0017] 图3公开了样品2灯aC+WC)的2000倍放大率和偏振光下的L0M图像。黑色相为 WC，黄色相为TaC且浅色相为粘结相。未蚀刻的（A)和用Murakami蚀刻2分钟的度）。
[001引图4公开了样品3 ((W，化)C+Co)的2000倍放大率和偏振光下的L0M图像。浅色 相表示粘结相且较深色的是WC。未蚀刻的（A)和用Murakami蚀刻2分钟的度）。
[001引图5公开了样品5(W，Cr)C+(W，化)C的2000倍放大率和偏振光下的L0M图像。浅 色相表示粘结相且较深色的是WC。未蚀刻的（A)和用Murakami蚀刻2分钟的度）。
[0020] 图6公开了样品6 (WC+化C+化3〔2)的2000倍放大率和偏振光下的L0M图像。浅色 相表示粘结相且较深色的是WC。未蚀刻的（A)和用Murakami蚀刻2分钟的度）。
[00川定义
[002引除非另有说明，否则在本文中使用时，交互使用的术语"渗杂WC"和"六方渗杂WC化exdopedWC)"和"六方渗杂WC化exagonaldopedWC)"旨在是指在碳化鹤的六方晶体 结构内的鹤原子被选自除Tc外的第4族元素和/或第5族元素和/或第7族元素（过渡 金属）的一种或多种过渡金属的原子部分代替。过渡金属的实例是但不限于化、化和佩。 六方渗杂WC也可被写成六方（Me,W)似或六方（Me,W) (C，脚，其中Me为上面公开的过渡 金属中的任一种。
[0023] 术语"六方WC化ex-WC)"和"六方WC化exagonal WC)"在本文中可W交互使用，旨 在是指具有六方结构的碳化鹤。
[0024] 除非另有说明，否则在本文中使用时，术语"硬质成分"旨在包括WC，渗杂WC，对应 于元素周期表的第4、第5和第6族元素的元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、棚化物、碳氧化 物、碳氧氮化物及其混合物。对应于周期表的第4、第5和第6族元素的元素的碳化物、氮 化物、碳氮化物、棚化物、碳氧化物、碳氧氮化物及其混合物的实例是但不限于化C、化3C2和 NbC。当该硬质成分是干燥的时，呈粉末形式。
[00巧]根据本公开内容，术语"切削工具"被用于任何用于通过剪切形变从工件除去材料 的工具，切削工具的实例是但不限于刀片、端锐刀、采矿工具、钻头和钻机。
[0026] 此外，除非另有说明，否则术语"烧结体"旨在包括切削工具。
[0027] 就术语"丫相"而言，其在本文中是指在烧结期间形成的立方相。丫相通常被描 述为（W，Mei，Μθ2. . .) (C，N，0,B)，其中Μθχ是Hf、Ta、佩、Cr、Mo、W、Μη、Re、Ru、Fe、Co、Ni和 A1且该相具有立方结构。为了形成丫相，需要存在一定量的立方碳化物W形成丫相。最 常见的用于生成γ相的立方碳化物是TiC、TaC和NbC，然而，也可W使用其它元素的立方 碳化物。当制造直（strai曲t)等级即没有梯度的硬质合金时，通常排除梯度形成元素例如 Ti'Zr和V。
【具体实施方式】
[0028] 本发明设及制造硬质合金的方法，所述方法包括W下步骤：
[0029] a)形成包含研磨液体、粘结金属和硬质成分的浆料，其中所述硬质成分包含六方 渗杂WC;
[0030] b)对从步骤a)获得的浆料进行研磨和干燥；
[0031] C)对从b)获得的粉末混合物进行压制和烧结；
[0032] 其中在烧结前和/或烧结期间，对六方渗杂WC进行氮处理。烧结可W在500~ 1500°C的溫度范围和1毫己~200己范围内的氮压力下进行。因此，本公开内容设及生产 包含六方渗杂WC的硬质合金的方法。该WC已经被选自第4、第5和/或第7族元素（不包 括Tc)的渗杂元素渗杂。运种元素的实例为化、佩、化及其混合物。因为如上文或下文限 定的该方法被用于制造直等级的硬质合金，即该硬质合金不含任何梯度，因此优选避免已 知为梯度形成物的元素。
[003引为了形成渗杂WC的六方结构，需要限制渗杂元素的量。如果渗杂元素的量超过在 六方WC中的最大固溶度，那么WC将会形成其中Me为渗杂元素的