专利名称：复合构件及其生产方法
复合构件及其生产方法本发明涉及一种复合构件，这种复合构件具有一个由粉末金属制成的支持体以及一个耐磨损体，该耐磨损体是由烧结碳化物制成并且被嵌入该支持体的至少某些部分中。 本发明还涉及一种用于生产这种复合构件的方法。例如，这种复合构件可以用来轧制钢。烧结碳化物体的硬度是指后者是极其耐磨损的，并且因此获得长的使用寿命。支持体具有所要求的韧性，以便能够可靠地吸收在长的使用寿命中出现的应力。在DE43 21 143 Al中可以发现这种复合构件的一个实例。本发明的目的是开放这种已知的复合构件以达到以下效果在支持体与烧结碳化物体之间提供一种更好的结合。为了实现这一目的，本发明将烧结碳化物体提供为至少在某些部分上是金属化的。在此已经显现出在烧结碳化物体上的金属化的使用由于扩散而在烧结碳化物体与支持体之间提供了一种改进的冶金结合。根据本发明的一个优选实施方案，该金属化是由镍形成的。在此已经显现的是镍对扩散过程具有特别有利的作用。可替代地，该金属化还可以由铜或者铬形成。为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于通过如下步骤来生产复合构件的方法，这些步骤如下首先，提供一个由烧结碳化物制成的耐磨损体。之后，在该烧结碳化物体上提供一个金属层。之后，将该烧结碳化物体与该金属层一起嵌入金属粉末中。此后，使该金属粉末与该烧结碳化物体一起经受热等静压制。在该烧结碳化物体上的薄金属层可以由镍构成，例如，该薄金属层改进了在烧结碳化物体与支持体之间的冶金结合。根据本发明的一个实施方案，该烧结碳化物体通过电沉积被涂覆。这使得有可能使用很少的费用来应用具有所希望的层厚度的一个金属化。原则上，关于该有待被提供的金属层还可以被提供为在该烧结碳化物体与该金属粉末之间安排的箔片或者薄板的形式。在热等静压制的过程中，该金属层的材料有助于扩散过程，该扩散过程导致了在该烧结碳化物与该支持体之间的一种良好的冶金结合。本发明的多个有利配置在从属权利要求中变得清楚。在下文中，在以附图示出的一个实施方案的基础上对本发明进行说明，在附图中-
图1示意地示出了在一个轴上安排的根据本发明一种复合构件；-图2以放大的比例示出了来自图1的细节II；并且-图3示意地示出了这种复合构件的生产。图1示意地示出了一个轴5，根据本发明的一种复合构件10安排在该轴上。所示出的这个示例性实施方案是用于生产钢的一个轧辊。然而，根据本发明的该复合构件可以用在多种应用中。因此，随后的说明应被理解为仅作为一种应用的示例性说明。该复合构件包括一个支持体12以及一个耐磨损体14。如在图2中可以更清楚地见到，在支持体12与耐磨损体14之间有一个金属层16。支持体12由粉末金属构成，优选由一种在低温时坚韧的高质量合金结构钢构成。一个实例是材料1. 6957。但是，其他的热处理钢以及还有高强度的不锈钢也是适合的。耐磨损体14由烧结碳化物构成，特别是由WC与一个粘结剂比例的Co、NiCr, CoNiFe或者CoNiCr构成。取决于应用，还有可能使用带有额外碳化物的烧结碳化物。在此，仅以实例的方式将烧结碳化物体14示为一个带有简单矩形截面的环形件。 原则上，其他截面形状也是适合的。具体地说，该环形件的外侧可以具有由于对应的应用产生的多个带轮廓的区段。还有可能在该外侧上事后仅形成一个带轮廓的区段。金属层16优选地由镍构成。例如，它可以通过电沉积作为一个金属化施加。在此情况下，通过电沉积施加的镍金属化的厚度的数量级是10至20 μ m。但是，该金属层还能以一种不同的方式施加。一个实例是通过热喷涂而施加的一个金属层。可替代地，还有可能将金属层16作为一个处于箔片或者薄板形式的原本分离的部件而引入。原则上，仅将金属层16提供在烧结碳化物体14随后被粉末金属支持体12包围的那些区域中。但是，没有必要将金属层16的存在限定到这些区域。如果在烧结碳化物体14 的外侧上同样存在金属层16，这也不会产生危害。具体地说，当通过电沉积而应用一个金属化时，以上情况通常会是属实的。为了生产该复合构件，烧结碳化物体14与金属层16 —起被以粉末形式存在的钢 12’封装、并且被安排在一个(在本案中)被设计为钢封壳的模具18中。模具18可以由例如被互相焊接的钢板形成。这个模具被用来使以粉末形式存在的钢12’经受热等静压制。 为此目的，首先通过在模具18上提供的一个喷嘴20将该模具内部抽空。然后，该模具被安排在一个压力室22中，在该压力室中它暴露在所要求的压力和温度下，该所要求的压力和温度下从所有侧面上均勻地起作用(参见箭头P)。该热等静压制以一个慢的加热阶段开始，随后是一个保持阶段，在该保持阶段过程中主要是在数量级900°C至1300°C的温度以及同样在1000至2000巴范围内的压力。取决于所使用的材料，该保持阶段的持续时间是在1至9小时之间。该保持阶段随后是一个慢的冷却阶段。一旦该热等静压制已经完成，粉状钢12’被烧结以形成一个由粉末金属制成的支持体12，同时烧结碳化物体14实质上没有经历过冶金方面的改变。在支持体12的粉末金属中，金属层16的镍已经形成一个具有的厚度达0. 5mm的扩散层，这在粉末金属支持体12 与烧结碳化物体14之间产生了一种特别良好的结合。取决于这些方法参数，该扩散层具有的厚度数量级是70至90 μ m,但是这个厚度还可以高达500 μ m。在该扩散区域中还可以发现硬度方面的显著增加。一旦该热等静压制已经完成，则将模具18移除。在这个方面，可以有利的是如果这个金属层16同样被提供在该环形烧结碳化物体14的外侧上，因此这可以使得更易于将模具18的这些钢板从烧结碳化物体14分离。用于生产该复合构件的热等静压制的一个特别的优点在于在该热等静压制过程中烧结碳化物体14被再次再压缩。
权利要求
1.一种复合构件(10)，该复合构件具有一个由粉末金属制成的支持体(1 以及一个耐磨损体(14)，该耐磨损体是由烧结碳化物制成并且被嵌入该支持体(12)的至少某些部分中，其特征在于该烧结碳化物体(1 在至少某些部分上是金属化的。
2.如权利要求1所述的复合构件(10)，其特征在于该金属化(16)由镍形成。
3.如权利要求1所述的复合构件(10)，其特征在于该金属化(16)由铜形成。
4.如权利要求1所述的复合构件(10)，其特征在于该金属化(16)由铬形成。
5.如以上权利要求之一所述的复合构件(10)，其特征在于，该烧结碳化物体(14)由WC 与一个粘结剂比例的Co、NiCr、CoNii^e或者CoNiCr构成。
6.如以上权利要求之一所述的复合构件(10)，其特征在于该支持体(12)由一种高质量的合金结构钢构成。
7.如以上权利要求之一所述的复合构件(10)，其特征在于，它是一种用来生产钢的组合车L车昆。
8.一种通过如下步骤来生产复合构件(10)的方法，这些步骤如下-提供一个由烧结碳化物制成的耐磨损体(14)，-在该烧结碳化物体(14)上提供一个薄金属层(16)，-将该烧结碳化物体(14)嵌入金属粉末(12’ )中，-该金属粉末(12’ )与该烧结碳化物体(14) 一起经受热等静压制。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于该烧结碳化物体(14)通过电沉积被涂覆。
10.如权利要求8或权利要求9所述的方法，其特征在于，该烧结碳化物体(14)在所有侧上被涂覆。
11.如权利要求8至10之一所述的复合构件，其特征在于该金属层(16)的厚度是在 ΙΟμπι与5mm之间，特别在70μπι与90μπι之间。
12.如权利要求8至11之一所述的复合构件，其特征在于该热等静压制在该支持体 (12)内产生一个扩散层，该扩散层具有的厚度约0. 5mm并且其区别之处是硬度上的显著增加。
13.如权利要求8至12之一所述的复合构件，其特征在于该热等静压制包括一个加热阶段、一个保持阶段以及一个冷却阶段，在该保持阶段过程中存在一个在900°C至1300°C 的范围内的温度。
14.如权利要求8至13之一所述的复合构件，其特征在于该保持阶段的持续时间是在 Ih至9h之间。
15.如权利要求8至14之一所述的复合构件，其特征在于，在该保持阶段过程中压力范围主要是1000至2000巴。
全文摘要
本发明涉及一种复合构件(10)，这种复合构件具有一个由粉末金属制成的支持体(12)以及一个耐磨损体(14)，该耐磨损体是由烧结碳化物制成并且被嵌入该支持体(12)的至少某些部分中，其中该烧结碳化物体(14)在至少某些部分上是金属化的。本发明还涉及一种用于生产这种复合构件的方法。
文档编号B22F7/06GK102211195SQ201110070010
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月23日 优先权日2010年4月9日
发明者B·许特, B·霍费尔, D·黑森, J·皮勒特, K·舍恩, L·西蒙, R·柯尼希 申请人:钴碳化钨硬质合金公司