专利名称：用于硬质复合材料的基体的制作方法
技术领域：
本发明涉及硬质复合材料，硬质复合材料含有金属基体和夹在其中的一或多个分离的硬质单体，这里，硬质复合材料可用作切削工具或耐磨构件。更具体地说，本发明涉及金刚石复合材料，金刚石复合材料含有将碳化物基颗粒用浸渗金属粘结在一起构成的基体和一或多个夹在其中的分离的金刚石基单体。应该理解，金刚石基单体可含有分离的金刚石复合材料或多晶金刚石复合材料其上带有一层多晶金刚石的基片。适用于工具基体的几种碳化钨包括粗晶碳化钨，含有粘结金属的烧结粗晶碳化钨碎料和铸制碳化钨碎料。
就粗晶碳化钨来说，这种材料基本上为理想配比的碳化钨，多半为单晶。粗晶碳化钨中某些较大的晶体为双晶体。授与McKenna的并转让给本专利申请的受让人的发明名称为“制备一碳化钨的方法”的美国专利3,379,503公开了一种制取粗晶碳化钨的方法。授与Terry等人并转让给本专利申请受让人的发明名称为“粗晶-碳化钨粉料及其制造方法”的美国专利4,834,963也公开了一种制备粗晶碳化钨的方法。
就烧结粗晶碳化钨碎料来说，这种材料含有在金属基体中粘结在一起的小颗粒碳化钨。对这种本申请所采用的材料来说，带有粘结剂(Co或Ni)的烧结粗晶碳化钨碎料是通过混拌粒状碳化钨、粉状钴或镍和润滑剂制取的。先对这种混合料进行制丸，再进行烧结、冷却和破碎。制丸不用加压而是在混拌粒状碳化钨和钴(或镍)粉时混拌机的桨叶就使碳化钨和钴(或镍)粉的混合料滚成丸料。
就铸制碳化钨碎料来说，钨形成两种碳化钨，即WC和W2C。在这两者之间可产生一连续系列的成分。一种低共熔混合体约含4.5％(重量百分比，以下所示“％”全部为重量百分比)的碳。商业上用作基体粉料的铸制碳化钨一般含有约4％的低级低共熔碳。铸制碳化钨一般从熔态中凝结出来，再将其破碎到所需粒径。
以往的硬质复合材料含有基体和夹在其中的分离的硬质单体。在一般情况下，基体含有用浸渗金属粘结在一起的碳化物基颗粒而硬质单体含有金刚石基材料。
就碳化物基颗粒来说，作为一例，碳化物基组分含有约67.10％的粗晶碳化钨，其粒径分布为18.0-22.0％的粒径为-80+120目(筛目尺寸按ASTME-11-70标准，这里相当于＞125μm和≤177μm)，25.0-30.0％的粒径为-120+170目(＞88μm和≤125μm)，29.0-33.0％的粒径为-170+230目(＞63μm和≤88μm)，18.0-22.0％的粒径为-230+325目(＞44μm和≤63μm)和5.0％以下的粒径为-325目(≤44μm)；约30.90％粒径为-325目(≤44μm)的铸制碳化钨碎粒；1.00％平均粒径为3-5μm的Fe和1.00％粒径为-325目(≤44μm)的4600号钢。
4600号钢的标称成分为1.57％的Ni；0.38％的Mn；0.32％的Si；0.29％的Mo；0.06％的C和余量的Fe。
作为另一示例，碳化物基组分含有约65％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨，27.6％磨成平均粒径为4～6μm而去除超细粉末的碳化钨杆料，2.8％粒径为-325目(≤44μm)的W，2.8％粒径为-140目(≤105μm)的4600号钢，1.8％粒径为-325目(≤44μm)的Fe)。
作为另一示例，碳化物基颗粒组分含有68％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨，15％粒径为-325目(≤44μm)的粗晶碳化钨，15％粒径为-325目(≤44μm)的铸制碳化钨碎料，2％粒径为-325目(≤44μm)的Ni。这里，Ni为InternationalNickel公司的INCO123型Ni，是一种覆有正常形状粉料的特种细长料。根据商用资料得知其化学成分和物理性能如下化学成分为C不大于0.1，O2不大于0.15，S不大于0.001，Fe不大于0.01，余为Ni。其平均粒径为3-7μm(Fisher亚筛粒径)，视密度为1.8-2.7g/cc，比表面积为0.34-0.44m2/g。
作为另一示例，碳化钨基颗粒组分含有64％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨，14％粒径为-325目(≤44μm)的粗晶碳化钨，14％粒径为-325(≤44μm)的铸制碳化钨碎料和8％粒径为-200目(≤74μm)的Ni。
作为另一示例，碳化钨基颗粒组分含有67.0％粒径分布如下的铸制碳化钨碎料，即18.0-22.0％的粒径为-80+120目(＞125μm和≤177μm)，25.0％-30.0％的粒径为-120+170目(＞88μm和≤125μm)，29.0-33.0％的粒径为-170+230目(＞63μm和≤88μm)，18.0-22.0％的粒径为-230+325目(＞44μm和≤63μm)，5.0％以下的粒径为-325目(≤44μm)；31.0％粒径为-325目(≤44μm)的铸制碳化钨碎料；1.0％粒径为-325目(≤44μm)的Fe；1.0％粒径为-325目(≤44μm)的4600号钢。
作为一例，一种适用的浸渗剂含有63-67％的Cu，14～16％的Ni，19～21％的Zn。这种材料的比重为8.5g/cc，熔点为1100°F。这种浸渗剂的使用粒度为1/32″×5/16″。这种合金由本申请的受让人标定其牌号为“MACROFIL65”，在本申请中就采用这一牌号的浸渗剂。
作为另一示例，一种适用的浸渗剂含有52.7％的Cu，24.0％的Mn，15.0％的Ni，8.0％的Zn，0.15％的B，0.15％的Si，微量的Pb、Sn和Fe。这种浸渗剂由地址为“330 Belmont Avenue，Brooklyn，New York 11207”的Belmont Metals公司以“VIRGIN 4537D”的粘结剂牌号和1″×1/2″×1/2″的块度出售。这种合金由本申请受让人标定其牌号为“MACROFIL53”，在本申请中就采用这一牌号的浸渗剂。
这些早期用于硬质复合材料的基体使用情况良好，但仍希望能提供一种改进型基体以改进硬质复合材料的性能。这些性能包括冲击强度、横向破裂强度、硬度、耐磨性和磨蚀性。还希望能提供一种采用改进型基体材料的改进型硬质复合材料。更希望能提供一种在柄上粘结有改进型硬质复合材料的工具，这种工具举例来说可用作油井钻头。
本发明的目的是提供一种用于硬质复合材料的改进型基体粉料，硬质复合材料具有一或多个夹在基体内的分离的硬质单体，基体由用浸渗金属粘结在一起的碳化物基颗粒构成，具有全面改进的性能。预期这种硬质复合材料可用于切料和钻孔而不带硬质单体的基体粉料和浸渗剂则具有耐磨的用途。
本发明的另一目的是提供一种带有多个分离的硬质单体如金刚石或多晶金刚石复合材料单体的改进型硬质复合材料，单体夹在用浸渗金属粘结在一起、冲击强度改进了的碳化物基颗粒内。
本发明的另一目的是提供一种带有多个分离的硬质单体如金刚石或多晶金刚石复合材料单体的改进型硬质复合材料，单体夹在用浸渗剂粘结在一起、横向破裂强度改进了的碳化物基颗粒内。
本发明的另一目的是提供一种带有多个分离的硬质单体如金刚石或多晶金刚石复合材料单体的改进型硬质复合材料，单体夹在用浸渗剂粘结在一起、硬度改进了的碳化物基颗粒内。
本发明的另一目的是提供一种带有多个分离的硬质单体如金刚石或多晶金刚石复合材料单体的改进型硬质复合材料，单体夹在用浸渗剂粘结在一起、耐蚀性改进了的碳化物基颗粒内。
作为一种形式，本发明为一种用以连同浸渗剂构成基体的基体粉料。这种基体粉料含有粒径为-80+400目(＞37μm和≤177μm)的烧结碳化钨碎粒。烧结碳化钨碎料的成分为约5～20％的粘结金属和约80～95％的碳化钨。
作为另一种形式，本发明为一种金刚石复合材料件，具有支承体和粘结在支承体上的金刚石复合材料。金刚石复合材料含有由浸渗剂粘结在一起的颗粒团块。此团块是在装有浸渗剂的情况下加热混合粉料形成的。混合粉料含有粒径为-80+400目(＞37μm和≤177μm)的烧结碳化钨碎粒。烧结碳化钨碎料的成分为约5～20％的粘结金属和约80-95％的碳化钨。
以下为构成本发明一部分的对附图所作简要说明，附图中
图1为制作产品所用组件的简图，产品具有工具柄体和作为一实施例粘结在产品上的分离的金刚石；图2为制作产品所用组件的简图，产品具有工具柄体和作为另一实施例粘结在产品上的金刚石复合材料；
图3为采用本发明的工具钻头。
图1示出作为本发明一部分的采用金刚石制造产品所用组件。典型的产品为钻头。钻头具有一柄。切削单体如分离的金刚石粘结在具有金属基体的钻头上。将柄固定在钻轴上的方法是可变的，但常用的方法是在柄上设螺纹而使柄与钻轴内的螺纹孔作螺纹连接。另一方法是将柄焊接在钻轴上。
生产所用组件具有碳质模如石墨模10，模子具有底壁12和竖壁14，模10内部形成一定的容积；组件还具有顶盖16以与模10上部的开口配接。可以看出，是否采用顶盖16取决于要求控制气氛的程度。
在将粉料装入模子之前先使钢柄24在模子内定位。将钢柄24的一部分装在混合粉料22内，另一部分留在混合料22的外面。柄24的一端设有螺纹25，另一端设有凹槽5A。
在模子内，多个分离的金刚石20位于选定的部位，使其留在成品表面的选定部位。基体粉料22为碳化物基粉料，将其装在模10内而贴紧金刚石20。基体粉料22的成分将列出于后。
一当模子内要置好金刚石20和装入基体粉料22后随即将浸渗金属26贴近混合粉料22放入模10。然后将顶盖16盖在模子上，将模子装入炉内加热到约2200°F(1177℃)，使浸渗剂26熔化而渗入粉料块体。这就取得最终产品，其中浸渗剂将粉料粘结在一起，基体将金刚石夹在其中而复合材料则粘结在钢柄上。
图2示出作为本发明另一部分的采用金刚石复合材料制造第二种产品所用组件。组件包括碳质模如石墨模30，模子具有一底壁32和竖壁34。模30内部形成一定容积。组件还具有顶盖36以与模30上部开口配接。可以看出，是否采用顶盖36取决于要求控制气氛的程度。
在将混合粉料装入模子前先使钢柄42在模子内定位，将钢柄42的一部分装在混合粉料40内而使钢柄42的另一部分留在混合料的外面。柄42以其具有凹槽43的一端装在混合粉料内。
在模30内使多个碳质(石墨)坯料38在选定的部位定位而使其在最终产品表面上位于选定的部位。基体粉料40为碳化物基粉料，将其装入模30内而使其贴紧碳质(石墨)坯料38。基体粉料40的成分将列出于后。
一当模30内安置碳质(石墨)坯料38和装入基体粉料40后，将浸渗合金44贴近混合粉料装入模子。然后将顶盖36盖在模子上，将模子装入炉内并加热到约2200°F(1177℃)，使浸渗剂熔化而渗入粉料块体。这就取得中间产品，其中浸渗剂将粉料粘结在一起，将粉料块体粘结在钢柄上，而碳质(石墨)坯料可构成受浸渗块体表面上的凹口。
将碳质(石墨)坯料从粘结的块体中取出，将形状与碳质(石墨)坯料相似的金刚石复合材料壤嵌体钎焊在凹口内而得最终产品。金刚石复合材料钻头的侧面一般粘结一层分离的金刚石。
图3示出工具50的一部分。在工具50朝向前方的表面上粘结着散布的金刚石单体52。
比较性实例以下列出所作比较性实例及其试验结果。
比较性实例A中基体混合粉料的成分和粒径分布如下约67.10％的粗晶碳化钨，其粒径分布为18.0-22.0％的粒径为-80+120目(＞125μm和≤177μm)，25.0-30.0％的粒径为-120+170目(＞88μm和≤125μm)，29.0-33.0％的粒径为-170+230目(＞63μm和≤88μm)，18.0-22.0％的粒径为-230+325目(＞44μm和≤63μm)，5.0％以下的粒径为-325目(≤40μm)；约30.9％粒径为-325目(≤44μm)的铸制碳化钨碎粒；1.00％平均粒径为3-5μm的Fe；1.00％粒径为-325目(≤44μm)的4600号钢。4600号钢具有以下标称成分1.57％的Ni，0.38％的Mn，0.32％的Si，0.29％的Mo，0.06％的C，余为Fe。
浸渗剂为MACRORIL53浸渗剂。其成分如前所述。将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
比较性实例B中基体混合粉料的成分和粒径分布如下约68％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨；15％粒径为-325目(≤44μm)的粗晶碳化钨；15％粒径为-325目(≤44μm)的铸制碳化钨碎料；2％粒径为-325目(≤44μm)的Ni，镍是采用International Nickel公司INCO123型Ni，这是一种覆有正常形状粉料的特种细长料。从商用资料中得知其化学成分和物理性能如下化学成分为不大于0.1的C，不大于0.15的O2，不大于0.001的S，不大于0.01的Fe，余为Ni。平均粒径为3-7μm(Fisher亚筛粒度)，视密度为1.8-2.7g/cc，比表面积为0.34～0.44m2/g。
浸渗剂为MACROFIL53浸渗剂。其成分如前所述。将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
比较性实例C中基体混合粉料的成分和粒径分布如下约67.0％粒径分布如下的铸制碳化钨碎粒，即18.0-22.0％的粒径为-80+120目(＞125μm和≤177μm)，25.0-30.0％的粒径为-120+170目(＞88μm和≤125μm)，29.0-33.0％的粒径为-170+230目(＞63μm和≤88μm)，18.0-22.0％的粒径为-230+325目(＞44μm和≤63μm)，5.0％以下的粒径为-325目(≤44μm)；31.0％粒径为-325目(≤44μm)的铸制碳化钨碎料；1.0％粒径为-325目(≤44μm)的Fe；1.0％粒径为-325目(≤44μm)的4600号钢。
浸渗剂为MACROFIL53浸渗剂。其成分如前所述。将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
比较性实例D的基体混合料成分和粒径分布如下约64％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨；14％粒径为-325目(≤44μm)的粗晶碳化钨；14％粒径为-325目(≤44μm)的铸制碳化钨碎料；8％粒径为-200目(≤74μm)的Ni。镍是采用Inter-national Nickel公司的INCO123型Ni，这是一种覆有正常形状粉料的特种细长料。从商用资料得知其化学成分和物理性能如下化学成分为不大于0.1的C，不大于0.15的O2，不大于0.001的S，不大于0.01的Fe，余为Ni。平均粒径为3-7μm(Fisher亚筛粒度)，视密度为1.8～2.7g/cc，比表面积为0.34～0.44m2/g。
浸渗剂为MACROFIL53浸渗剂。其成分如前所述。将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实际实例以下列出本发明的实际实例及其试验结果。
实例No.1实例No.1的基体混合粉料成分和粒径分布如下100％粒径为-140+325目(＞44μm和≤105μm)的烧结粗晶碳化钨碎粒。烧结粗晶碳化钨的成分为13％的Co和87％的粗晶碳化钨，其中粗晶碳化钨的平均粒径约为5-25μm。
浸渗剂为MACROFIL53浸渗剂。其成分如前所述。将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实例No.2实例No.2的混合粉料成分和粒径分布如下100％粒径为-140+270目(＞63μm和≤105μm)的烧结粗晶碳化钨碎粒。烧结粗晶碳化钨的成分为6％的Co和94％粗晶碳化钨，其中碳化钨的平均粒径约为5-25μm。
浸渗剂为MACROFIL53浸渗剂。其成分如前所述。将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实例No.3实例No.3的基体混合粉料成分和粒径分布如下
(a)约50.25％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨颗粒；(b)约25.00％粒径为-120目(≤125μm)的烧结粗晶碳化钨碎粒，其成分为约6％的Co，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约为5～25μm的粗晶碳化钨；(c)约23.25％粒径为-270目(≤53μm)的去除超细粉末的铸制碳化钨；(d)约0.75％粒径为-325目(≤44μm)的4600号钢；(e)约0.75％平均粒径为3-5μm的Fe。
将这一混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子内并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实例No.4实例No.4的基体混合粉料成分和粒径分布如下(a)约33.50％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨颗粒；(b)约50.00％粒径为-120目(≤125μm)的烧结粗晶碳化钨碎粒，其成分为约6％的Co，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约为5～25μm的粗晶碳化钨；(c)约15.50％粒径为-270目(≤53μm)去除超细粉末的铸制碳化钨；(d)约0.50％粒径为-325目(≤44μm)的4600号钢；(e)约0.50％平均粒径为3-5μm的Fe。
将这一混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子内并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实例No.5实例No.5的混合粉料成分和粒径分布如下
(a)约16.75％粒径为-80+325目(＞44μm和≤177μm)的粗晶碳化钨颗粒；(b)约75.00％粒径为-120目(≤125μm)的烧结粗晶碳化钨碎粒，其成分为约6％的Co，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约为5～25μm的粗晶碳化钨；(c)约7.75％粒径为-270目(≤53μm)去除超细粉末的铸制碳化钨；(d)约0.25％粒径为-325目(≤44μm)的4600号钢；(e)约0.25％平均粒径为3-5μm的Fe。
将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约2200°F(1177℃)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实例No.6实例No.6的混合粉料成分和粒径分布如下(a)约100％粒径为-120目(≤125μm)的烧结粗晶碳化钨碎粒，其成分为约6％的Co，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约为5～25μm的粗晶碳化钨；将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约1177℃(2200°F)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实例No.7实例No.7的混合粉料含有100％的烧结粗晶碳化钨，其成分为10％的Ni和90％的粗晶碳化钨。烧结粗晶碳化钨混合粉料的粒径分布为0.1％的粒径为-80+120目(＞125μm和≤177μm)，11.4％的粒径为-120+170目(＞88μm和≤125μm)，41.1％的粒径为-170十230目(＞63μm和≤80μm)，44.5％的粒径为-230+325目(＞44μm和≤63μm)，2.9％的粒径为-325+400目(＞37μm和≤44μm)。
将所述混合粉料连同MACROFIL53浸渗剂装入模子并在约1177℃(2200°F)下加热到使浸渗剂充分地渗入粉料块体而将其粘结在一起。然后使粉料块体冷却。
实例No.8和9实例No.8和No.9与实例No.7相同。
为形成实例No.7-9的烧结粗晶碳化钨，将粗晶碳化钨与10％的Ni混合并在1371℃(2500°F)下进行烧结。再将烧结的材料破碎到实例No.7-9中所述粒径。
试验结果对冲击强度试验按采用冲击韧性试验机的方法进行。此机具有一锤，此锤下落时在试样上产生一冲击负荷。冲击强度是用使试样断裂所需负荷和时间计算的。这一试验是用装有Dynatap仪的落重柱进行的。这一试验为高应变率三点弯曲试验，用以测定使直径为0.5″的销形试样断裂所需能量。
横向破裂强度试验方法在于将用受浸渗材料制成的圆形销体装在夹具内。再在此试样上加一负荷直至断裂。再根据实际负荷和销形试样的尺寸计算出横向破裂强度。硬度试验是按ASTM B34785标准进行的。
这九个实例和四个比较性实例的冲击强度、横向破裂强度和硬度的试验结果如下实例No.1冲击强度 4.728ft-lb横向破裂强度 136ksi硬度 29.2HRC实例No.2冲击强度 6.792ft-lb横向破裂强度 184ksi硬度 44.8HRC
实例No.3冲击强度3.516ft-lb横向破裂强度105ksi硬度33.6HRC实例No.42冲击强度4.819ft-lb横向破裂强度131ksi硬度42.2HRC实例No.5冲击强度5.222ft-lb横向破裂强度153ksi硬度44.3HRC实例No.6冲击强度8.356ft-lb横向破裂强度162ksi硬度42.5HRC实例No.7冲击强度9.249ft-lb横向破裂强度216ksi硬度41.7HRC实例No.8冲击强度7.912ft-lb横向破裂强度202ksi硬度35.4HRC
实例No.9冲击强度 7.421ft-lb横向破裂强度 191ksi硬度 36.3HRC实例A冲击强度 2.730ft-lb横向破裂强度 116ksi硬度 38.3HRC实例B冲击强度 3.094ft-lb横向破裂强度 114ksi硬度 31.5HRC实例C冲击强度 2.466ft-lb横向破裂强度 96ksi硬度 38.7HRC实例D冲击强度 -ft-lb横向破裂强度 128ksi硬度 -HRC耐磨试验是按Riley Stroker法(ASTM B611标准)用一26Kg配重进行的。其结果列出如下
试样磨损重量(硬币顶面/硬币底面)实例No.1 426.5/373.9实例No.2 373.3/298.2实例No.3 427.6/423.5实例No.4 394.4/387.4实例No.5 382.7/375.1实例No.6 339.8/374.0实例No.7 344.8/-实例No.8 350.4/257.2实例No.9 357.4/331.7实例A439.9/443.5实例B472.1/466.4实例C322.3/329.0实例D419.4/406.5磨损重量的单位是轮子每转50周的克数。
耐蚀试验的方法在于使用基体材料制成的硬币处于磨蚀性的加砂高压水流下一个预定的时间而测出硬币的磨蚀质量。试验的参数如下水压 1000psi砂子粒度 ASTM50-70(细粒)喷嘴尺寸 #4-15度试验持续时间 1min冲击角度 20°试验装置包括一个大型高压水泵装置，一桶砂子，由扳机操作的喷嘴喷射装置和连接以上各部分的软管。试验方法是硬币称重，将硬币放进喷射装置，对硬币喷射一分钟，再作硬币称重以测出磨蚀重量。硬币称重采用Metller天平，其分辨能力为0.002g。每次称量前清理并干燥硬币。对硬币每面进行两次试验。
对砂子和水的流量也进行监测。在整个试验中平均水流量约为2gal/min。试验的砂子平均流量约为0.65lb/min而在试验进行中作某种容易看出的增长。砂子流量测量精度约为±0.05lb/min。除采用流体喷射替代气体喷射外，这一试验方法按ASTM G76标准进行。
对这些试验的结果已就砂子流量的变动进行了校正。磨蚀重量以克计算。
试样磨蚀重量(硬币顶面/硬币底面)实例No.10.25/0.19实例No.20.16/0.13实例No.30.12/0.16实例No.40.13/0.10实例No.50.11/0.13实例No.60.10/0.08实例No.7-实例No.80.05/0.04实例No.9-实例A 0.42/0.37实例B 0.38/0.37实例C 0.17/0.17实例D 0.12/0.09通过以上对本发明的说明或实施例，本发明的其他实施例对熟悉本专业的人来说是显而易见的。因此，以上说明和实例只是说明性的，本发明的确切范围和精神实质应以以下权利要求书为准。
权利要求
1.一种用以连同一种浸渗剂形成一种基体的基体粉料，含有粒径为＞37μm和≤177μm的烧结碳化钨碎粒；碎粒的成分为约5～20％(重量)的粘结金属和约80～95的碳化钨。
2.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Co；烧结碳化钨碎料的成分为约6-13％的Co和约87-94％的碳化钨，其粒径为＞53μm和≤105μm。
3.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Co；烧结碳化钨碎料的粒径为＞44μm和≤177μm。
4.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Co；烧结碳化钨碎粒的成分为约6％的Co，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约为5-25μm的碳化钨。
5.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粉料含有约100％的烧结碳化钨碎粒，碎料的粒径为＞44μm和≤177μm。
6.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Co；粉料含有(a)50％以下、粒径为＞44μm和≤177μm的碳化钨颗粒；(b)75％以下、粒径为≤177μm的烧结碳化钨碎粒，其成分为约6％的Co，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约为5-25μm的碳化钨；(c)约24％以下、平均粒径为≤53μm的铸制碳化钨；(d)约0.5-1.5％、粒径约为3-5μm的Fe。
7.按权利要求6所述的基体粉料，其特征在于作为铁的组分混合料含有约0.25～0.75％粒径为≤44μm的4600号钢和约0.25～0.75％粒径约为3-5μm的Fe。
8.按权利要求6所述的基体粉料，其特征在于混合料含有约50％的碳化钨颗粒，约25％的烧结碳化钨碎粒。
9.按权利要求6所述的基体粉料，其特征在于混合料含有约34％的碳化钨颗粒和约50％的烧结碳化钨碎粒。
10.按权利要求6所述的基体粉料，其特征在于混合料含有约17％的碳化钨颗粒和约75％的烧结碳化钨碎粒。
11.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于烧结碳化钨碎粒为烧结粗晶碳化钨碎粒。
12.按权利要求11所述的基体粉料，其特征在于基体粉料含有约100％的烧结粗晶碳化钨碎粒。
13.按权利要求12所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Co。
14.按权利要求13所述的基体粉料，其特征在于烧结粗晶碳化钨碎粒的粒径为＞44μm和≤177μm。
15.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Ni；烧结碳化钨碎料的成分约为6～13％的Ni和87～94％的碳化钨，烧结碳化钨碎料的粒径为＞53μm和≤105μm。
16.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Ni；烧结碳化钨碎料的粒径为＞44μm和≤177μm。
17.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Ni；烧结碳化钨碎料的成分为约6％的Ni，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约为5～25μm的碳化钨。
18.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Ni；粉料含有约100％粒径为＞44μm和≤177μm的烧结碳化钨碎粒。
19.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于粘结金属为Ni，粉料含有(a)约50％以下粒径为＞44μm和≤177μm的碳化钨颗粒。(b)约75％以下、粒径为≤177μm的烧结碳化钨碎粒，其成分为约6％的Ni，不大于1％的Fe，不大于1.0％的Ta，不大于1.0％的Ti，不大于0.5％的Nb，不大于0.5％的其他杂质，余为平均粒径约5-25μm的碳化钨；(c)约24％以下、平均粒径为≤53μm的铸制碳化钨；(d)约0.5～1.5％大体上为粒径约3-5μm的Fe；
20.按权利要求19所述的基体粉料，其特征在于作为铁的组分混合料含有约0.25-0.75％粒径为≤44μm的4600号钢和约0.25-0.75％粒径约为3-5μm的Fe。
21.按权利要求19所述的基体粉料，其特征在于混合料含有约50％的碳化钨颗粒，约25％的烧结碳化钨碎粒。
22.按权利要求19所述的基体粉料，其特征在于混合料含有约34％的碳化钨颗粒，约50％的烧结碳化钨碎粒。
23.按权利要求19所述的基体粉料，其特征在于混合料含有约17％的碳化钨颗粒，约75％的烧结碳化钨碎粒。
24.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于浸渗剂含有约50-70％的Cu、约10-20％的Ni和约15-25％的Zn。
25.按权利要求24所述的基体粉料，其特征在于浸渗剂含有约63-67％的Cu、约14-16％的Ni和约19-21％的Zn。
26.按权利要求1所述的基体粉料，其特征在于浸渗剂含有约45～60％的Cu、约10～20％的Ni、约4～12％的Zn、约18～30％的Mn、一定量的B和一定量的Si。
27.按权利要求26所述的基体粉料，其特征在于浸渗剂含有约52.7％的Cu、约24％的Mn、约15％的Ni、约8％的Zn、约0.15％的B和约0.15％的Si。
28.一种金刚石复合材料件，含有一支承；一金刚石复合材料，固定在支承上；金刚石复合材料含有一基体，基体含有用一种浸渗剂粘结在一起的颗粒团块，颗粒团块是在装有一种浸渗剂的情况下加热一种混合粉料形成的，其中混合粉料含有粒径为＞37μm和≤177μm的烧结碳化钨碎粒，其成分约为5～20％的粘结金属和80～95％的碳化钨。
29.按权利要求28所述的金刚石复合材料件，其特征在于粉料含有约100％粒径为＞44μm和≤177μm的烧结碳化钨碎粒。
30.按权利要求29所述的金刚石复合材料件，其特征在于粘结金属为Co。
31.按权利要求29所述的金刚石复合材料件，其特征在于粘结金属为Ni。
32.按权利要求28所述的金刚石复合材料件，其特征在于烧结碳化钨碎粒为烧结粗晶碳化钨碎粒。
33.按权利要求28所述的金刚石复合材料件，其特征在于浸渗剂含有约50～70％的Cu、约10～20％的Ni和约15～25％的Zn。
34.按权利要求28所述的金刚石复合材料件，其特征在于浸渗剂含有约45～60％的Cu、约10～20％的Ni、约4～12％的Zn、约18～30％的Mn、一定量的B和一定量的Si。
全文摘要
一种与浸渗剂一起形成基体的基体粉料,可用作耐磨件或用以夹持至少一个分离的硬质单体(20)。基体粉料含有烧结碳化钨碎粒(22)。烧结碳化钨碎料的成分为约6—13%的粘结金属和约87—94%的碳化钨。
文档编号C22C26/00GK1172506SQ96191735
公开日1998年2月4日 申请日期1996年1月30日 优先权日1995年2月1日
发明者哈罗德·E·凯利, 威廉·E·西尔韦斯, 查尔斯·J·特里, 加里·R·彼得森 申请人:钴碳化钨硬质合金公司