燒結(jié)體和制造燒結(jié)體的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燒結(jié)體和制造燒結(jié)體的方法。具體地，本發(fā)明涉及一種制造一側(cè)具有粘結(jié)金屬蓋層并且另一側(cè)沒有粘結(jié)金屬蓋層的燒結(jié)切削體的方法。本發(fā)明還涉及所制造的燒結(jié)切削體。
【專利說明】燒結(jié)體和制造燒結(jié)體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)體的方法。本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求14所述的燒結(jié)體。

【背景技術(shù)】
[0002]在過去，在制造燒結(jié)體、特別是用于為各種加工和切削目的提供切削刃的切削用燒結(jié)體時，一直有困難。通常，切削用燒結(jié)體由具有包含鈷的粘結(jié)劑相的金屬陶瓷或硬質(zhì)合金制成。當(dāng)燒結(jié)包含鈷的坯體時，鈷有時傾向于在燒結(jié)過程期間上升至坯體表面，產(chǎn)生含鈷量高于向著切削用坯體的中間更遠(yuǎn)處的表面層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]不期望所有應(yīng)用都在切削用坯體的表面上具有較高的鈷量。表面鈷會降低對添加至表面的其它涂層例如CVD層的膠粘能力。另外對于不使用任何其它層的切削體，表面鈷可能也是缺點，因為在物件加工期間形成的碎屑可焊接至鈷并從而造成磨損問題。當(dāng)制造切削用燒結(jié)體時，期望燒結(jié)體具有能夠從燒結(jié)體表面釋放碎屑的能力。以前，已經(jīng)通過研磨或通過沖擊除去鈷層來加工這些燒結(jié)后的切削體。
[0004]對于其它應(yīng)用，特別地，如果應(yīng)將切削表面焊接或釬焊至例如鋸條時，那么表面鈷是有利的。如果燒結(jié)工藝得到?jīng)]有表面鈷的切削體，那么需要處理這些坯體以實現(xiàn)期望的焊接或釬焊性質(zhì)。出于這個原因，非常期望能夠控制燒結(jié)工藝以實現(xiàn)表面鈷或不實現(xiàn)表面鈷。
[0005]因此對于其它應(yīng)用，期望能夠控制同一坯體的表面以在燒結(jié)之后在坯體的預(yù)定表面上具有鈷和在坯體另外的表面上沒有鈷。
[0006]為了解決這個問題，本發(fā)明提供:
[0007]制造燒結(jié)切削體的方法，其包括以下步驟:
[0008]-提供包含碳和粘結(jié)金屬的金屬陶瓷或硬質(zhì)合金的坯體
[0009]-提供燒結(jié)所述坯體的燒結(jié)裝置
[0010]-在燒結(jié)工藝中借助于所述燒結(jié)裝置燒結(jié)所述坯體
[0011]-提供燒結(jié)工藝，其具有作為加熱時間范圍的時間范圍A，其中在時間t中的特定時刻的溫度T是恒定的或升高的，
[0012]-提供所述燒結(jié)工藝的后續(xù)冷卻時間范圍B，其中將在范圍B內(nèi)的溫度T在時間t中的特定時刻設(shè)置成恒定的或降低的，
[0013]特征在于
[0014]-至少在范圍B的第一部分范圍BI期間提供包含至少一種惰性氣體的在壓力P下的氣氛以提供脫碳條件，其中在時間范圍BI期間在燒結(jié)裝置中的壓力P滿足條件10Pa 彡 P 彡 15000Pa、優(yōu)選地 500Pa 彡 P 彡 1500Pa
[0015]-其中至少在繼時間范圍BI之后的時間范圍B2期間，在一側(cè)或一側(cè)的部分，將粘結(jié)金屬分壓維持較高，并且其中所述側(cè)的其它部分或坯體的其它側(cè)具有較低的粘結(jié)金屬分壓，以使粘結(jié)金屬蒸發(fā)，因此在已經(jīng)實施所述方法之后立刻向一側(cè)或一側(cè)的部分提供粘結(jié)金屬蓋層，并且向一側(cè)的其它部分或其它側(cè)基本上不提供粘結(jié)金屬蓋層。
[0016]這種方法的效果在于，通過控制粘結(jié)金屬分壓，所制造的燒結(jié)體可使其性質(zhì)受控。這是指燒結(jié)體的所選側(cè)或所選表面的表面層可具有一定含量的粘結(jié)金屬，即不同于燒結(jié)體另一側(cè)或另一表面的粘結(jié)金屬蓋層。這還具有可將所得燒結(jié)體在沒有任何廣泛后處理的情況下直接應(yīng)用于其不同用途的效果。另外的效果在于簡化了制造。
[0017]所述粘結(jié)金屬可包含鈷、鎳、鐵、鎢、鈦、鉭、鈮、鉻或其任何組合。在一個實施方式中，所述粘結(jié)金屬包含鈷。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述粘結(jié)金屬由鈷，或鈷和鎳，或鈷、鎳和鐵組成。
[0018]金屬陶瓷或硬質(zhì)合金的坯體包含碳，并且該碳可呈在粘結(jié)金屬中在固溶體中的游離碳的形式，或呈例如碳化物或碳氮化物的形式。
[0019]在所述方法的進(jìn)一步發(fā)展中，通過使坯體的一側(cè)或一側(cè)的部分與托盤接觸以實現(xiàn)期望的較高的粘結(jié)金屬分壓，因此得到具備包含由粘結(jié)金屬構(gòu)成的表面層的一側(cè)或一側(cè)的部分的燒結(jié)體，其中坯體的還沒有與托盤接觸的其它側(cè)或側(cè)面的部分已經(jīng)經(jīng)受粘結(jié)金屬的低分壓，并因此基本上無粘結(jié)金屬蓋層。
[0020]其優(yōu)勢在于相對容易地實現(xiàn)降低的粘結(jié)金屬分壓。不需要例如添加氣態(tài)粘結(jié)金屬等的額外安排。
[0021]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述坯體的至少兩側(cè)具備粘結(jié)金屬蓋層，而其它側(cè)基本上不具備粘結(jié)金屬蓋層。
[0022]在本發(fā)明的一個實施方式中，具備粘結(jié)金屬蓋層的兩側(cè)是平坦的。
[0023]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述托盤具備隆起物，以便當(dāng)坯體放在托盤上時，坯體的兩側(cè)與托盤表面接觸。
[0024]在本發(fā)明的一個實施方式中，通過將燒結(jié)裝置中的壓力降至低于在時間范圍BI期間的壓力的值，以實現(xiàn)在時間范圍B2期間的粘結(jié)金屬的不同分壓。
[0025]在本發(fā)明的一個實施方式中，其中在時間范圍B2期間，P滿足條件0.0lPa彡P(guān)彡70Pa、優(yōu)選地0.1Pa ^ P ^ 50Pa。壓力P與燒結(jié)裝置中的總壓力有關(guān)?？倝毫蔀闊Y(jié)裝置中幾個分壓的和，并且粘結(jié)金屬分壓在B2內(nèi)以使得粘結(jié)金屬蒸發(fā)，即低于粘結(jié)金屬在特定溫度下的蒸發(fā)壓力。
[0026]在本發(fā)明的一個實施方式中，當(dāng)溫度T已經(jīng)降至低于粘結(jié)金屬的固化溫度時，時間范圍B2開始。
[0027]在本發(fā)明的一個實施方式中，當(dāng)溫度T已經(jīng)降至低于粘結(jié)金屬的固化溫度約10度時，時間范圍B2開始。
[0028]在本發(fā)明的一個實施方式中，所述粘結(jié)金屬包含鈷。在所述方法的進(jìn)一步發(fā)展中，Co覆蓋層由鈷構(gòu)成。這提供特別良好的使用這種表面的焊接方法的能力。
[0029]在本發(fā)明的一個實施方式中，在時間范圍BI期間所述氣氛包含氬氣。
[0030]在本發(fā)明的一個實施方式中，在時間范圍BI期間所述氣氛包含一氧化碳和氮氣中的一者或兩者和氬氣。
[0031 ] 在本發(fā)明的一個實施方式中，通過向燒結(jié)裝置提供連接件以連接至真空泵而在燒結(jié)裝置中提供粘結(jié)金屬的低分壓?？墒褂脽Y(jié)泵以調(diào)節(jié)燒結(jié)裝置中的壓力P。所述泵可進(jìn)一步用于在冷卻時間范圍B2期間當(dāng)粘結(jié)金屬蒸發(fā)時將壓力保持在恒定水平，并從而另外將提高燒結(jié)裝置中的壓力?？稍贐2期間運(yùn)行所述泵，例如使恒定氬氣流通過燒結(jié)裝置。
[0032]在所述方法的進(jìn)一步發(fā)展中，燒結(jié)溫度Ts處于范圍1400°C彡Ts ( 1500°C內(nèi)。已經(jīng)證明這個溫度范圍內(nèi)的Ts對燒結(jié)特別有利，特別是當(dāng)粘結(jié)金屬包含鈷時。在所述方法的進(jìn)一步發(fā)展中，燒結(jié)溫度處于范圍1430°c彡Ts ( 1480°C內(nèi)。已經(jīng)證明這個溫度范圍內(nèi)的Ts特別適用于實現(xiàn)致密、不易碎并且堅硬的燒結(jié)產(chǎn)品。
[0033]本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明制造的燒結(jié)切削體，以及用于容納根據(jù)本發(fā)明待實施燒結(jié)的坯體的托盤。
[0034]當(dāng)結(jié)合附圖和權(quán)利要求書考慮時，根據(jù)以下的發(fā)明詳述，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)勢和新特征將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地公開本發(fā)明。
[0036]圖1公開了根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方式制造的燒結(jié)體。
[0037]圖2公開了根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方式制造的燒結(jié)體。
[0038]圖3公開了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的托盤上的燒結(jié)體。
[0039]圖4公開了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的托盤上的燒結(jié)體。
[0040]圖5公開了根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方式制造的可選燒結(jié)體。
[0041]圖6公開了用于實施根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的方法的燒結(jié)裝置。
[0042]圖7公開了根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方式的溫度隨時間而變的圖表。
[0043]圖8公開了根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方式的溫度隨時間而變的圖表。
[0044]圖9公開了根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方式的溫度隨時間而變的圖表。
[0045]圖10示出了在實施例4中處理的刀片的拋光橫截面的SEM照片，其中所示外表面包含Co覆蓋層21。
[0046]圖11不出了在實施例4中處理的刀片的拋光橫截面的SEM照片,其中所不外表面22不包含Co覆蓋層。
[0047]發(fā)明詳述
[0048]此處參照附圖描述了制造圖1-4的燒結(jié)體I的方法。燒結(jié)體I特別地是金屬陶瓷或硬質(zhì)合金。所述方法涉及在特定條件下制造燒結(jié)體的步驟，其會改變粘結(jié)金屬在燒結(jié)體內(nèi)以及特別地在坯體外表面的分布。如圖1中所公開的，通過例如用于銑刀中的刀片例示了燒結(jié)體I。應(yīng)將在這方面的改變理解為，粘結(jié)金屬在坯體表面上的分布是通過在表面上提供粘結(jié)金屬或提供基本上無粘結(jié)金屬的表面來改變的。
[0049]所述方法涉及提供待燒結(jié)坯體I。坯體I包含硬質(zhì)合金或金屬陶瓷并且應(yīng)以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方式包含粘結(jié)金屬和碳。
[0050]還體I應(yīng)優(yōu)選地具有至少一個或甚至更優(yōu)選地具有至少兩個基本上平坦的表面。然而，所述方法適用于待燒結(jié)坯體的所有形狀，但是如果在坯體上存在至少兩個平坦表面，那么所述方法是特別有利的。
[0051]當(dāng)期望實現(xiàn)燒結(jié)體側(cè)的一側(cè)在所述側(cè)的部分上具有粘結(jié)金屬蓋層，和在所述側(cè)的其它部分上沒有粘結(jié)金屬蓋層時，所述方法也是適用的。這可通過降低待燒結(jié)坯體的一側(cè)的僅部分的分壓實現(xiàn)。因為在燒結(jié)期間坯體會收縮，所以施加分壓的手段必須適應(yīng)收縮的坯體。
[0052]所述方法涉及提供圖6的燒結(jié)裝置15。燒結(jié)裝置15通常是燒結(jié)爐。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知的，燒結(jié)裝置15通常能夠提供加熱和受控的氣氛。然而，燒結(jié)裝置應(yīng)另外優(yōu)選地能夠提供真空。燒結(jié)裝置15具備例如用于與未公開的真空泵提供連接的連接件16。
[0053]所述方法涉及使用燒結(jié)裝置15提供燒結(jié)方法。通常通過在燒結(jié)裝置15中施加待燒結(jié)坯體I來提供燒結(jié)方法。圖7中示意性公開了隨工藝時間t而變的工藝溫度T。提供了加熱時間范圍A和冷卻時間范圍B。在加熱時間范圍期間，使燒結(jié)裝置15中的溫度T升高至最高水平Ts。通常將最高水平命名為燒結(jié)溫度Ts，參見圖7。燒結(jié)裝置中的溫度T通常從環(huán)境溫度、通常室溫開始，并且升高至最高水平Ts。通常，升高至Ts是在約一半的整個燒結(jié)工藝時間t之后結(jié)束。以其最簡單的形式，按照基本上直線、以恒定的溫度升高比率，以每時間單位的恒定的度數(shù)，升高燒結(jié)裝置中的溫度T，如圖7中所例示的。根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的幾個參數(shù)選擇燒結(jié)溫度Ts。對燒結(jié)溫度Ts的選擇有影響的參數(shù)包括粘結(jié)金屬的組成、燒結(jié)產(chǎn)品的期望的晶粒度以及燒結(jié)產(chǎn)品的期望的孔隙度。較高的燒結(jié)溫度Ts使得晶粒生長。Ts的典型值是1500°C。其它值也是可行的，例如Ts為1400°C -1500°C。在粘結(jié)金屬包含鈷或鈷和鎳的情況下，燒結(jié)溫度優(yōu)選的Ts值是1430°C -1480°C。
[0054]在圖7中，將加熱時間范圍A分成三個時間子范圍A1、A2和A3。A3公開了在燒結(jié)溫度Ts下的保持時間ts。如在例如圖8-9中的任一者中的，在時間范圍Al內(nèi)，可例如以不同于在時間范圍A2中的、不同于圖7中公開的溫度/時間比升高溫度。
[0055]在加熱時間范圍A之后是冷卻時間范圍B。根據(jù)本發(fā)明的方法，將冷卻時間范圍B分成至少兩個時間范圍BI和B2，其中在BI期間的壓力是100-15000Pa、優(yōu)選地500-1500Pa，并且在B2期間，在坯體不同側(cè)或所述側(cè)的不同部分，鈷的分壓不同?；舅悸吩谟?，在冷卻時間范圍B的時間范圍B2期間降低腔室中的壓力。本申請定義的術(shù)語真空的一個以實例方式給出的壓力小于lOOPa。還可例如在范圍0.01Pa_70Pa內(nèi)，或優(yōu)選地在范圍0.lPa-50Pa內(nèi)實施所述方法。應(yīng)如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對真空所定義的來理解真空。所述真空例如可為動態(tài)真空，即從燒結(jié)裝置連續(xù)抽吸氣體。
[0056]在時間范圍BI期間，設(shè)置冷卻條件以在金屬陶瓷或硬質(zhì)合金坯體的整個表面上設(shè)置粘結(jié)金屬覆蓋層。這通過燒結(jié)裝置(爐子)中的脫碳條件和壓力實現(xiàn)。此后，在時間范圍B2期間，設(shè)置冷卻條件以在坯體表面的部分(一側(cè)或一側(cè)的部分)上蒸發(fā)新形成的粘結(jié)金屬覆蓋層，而在坯體表面的其它部分(一側(cè)的其它部分或其它側(cè))上不蒸發(fā)粘結(jié)金屬。通過在坯體的不同側(cè)或所述側(cè)的不同部分或表面的不同部分上不同的粘結(jié)金屬分壓提供蒸發(fā)。如果粘結(jié)金屬分壓低，那么粘結(jié)金屬會蒸發(fā)。所有層都蒸發(fā)所需的時間取決于層厚、溫度水平(冷卻速率)和壓力并且由本領(lǐng)域技術(shù)人員優(yōu)化。
[0057]可改變在時間范圍B期間的溫度下降，以使冷卻首先是處于較高的冷卻速率下，并且例如在從時間范圍BI轉(zhuǎn)移到時間范圍B2的位置處，將冷卻減慢到較低的冷卻速率。在BI期間，溫降可為5°C /分鐘或1_5°C /分鐘。在B2期間，1°C /分鐘或1_5°C /分鐘的下降通常是適用的。在本發(fā)明的一個實施方式中，在B2期間或在B2的一部分期間，保持溫度恒定。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可例如基于特定燒結(jié)爐、燒結(jié)盤、粘結(jié)金屬組成和裝料來調(diào)適和調(diào)節(jié)粘結(jié)金屬實際上從坯體表面蒸發(fā)的時間。需要蒸發(fā)時間足以形成坯體的無粘結(jié)金屬蓋層的一側(cè)。
[0058]在保持時間ts期間，所述氣氛優(yōu)選地是C0/N2/Ar的混合物。在冷卻時間范圍B的時間范圍BI期間，所述氣氛優(yōu)選地包含Ar和CO氣氛。在冷卻時間范圍B的時間范圍B2期間，所述氣氛優(yōu)選地包含Ar。
[0059]在圖8中，溫度范圍Al的溫度比，在Al的中段以小于溫度范圍Al開始和結(jié)束時的比率升高。
[0060]所述方法涉及在冷卻時間范圍B期間、至少在時間范圍B2內(nèi)降低正經(jīng)歷燒結(jié)的坯體的至少一側(cè)的粘結(jié)金屬分壓，并同時在正經(jīng)歷燒結(jié)的坯體的至少其它一側(cè)上提供相對較高的粘結(jié)金屬分壓。降低粘結(jié)金屬分壓具有如下的效果:與具備較高的粘結(jié)金屬分壓的其它側(cè)相比，表面層的粘結(jié)金屬的含量變低或不存在。低的粘結(jié)金屬分壓結(jié)果又使粘結(jié)金屬從正根據(jù)所述方法經(jīng)歷燒結(jié)工藝的坯體I的表面蒸發(fā)。同時，較高的粘結(jié)金屬分壓將具有如下的效果:使粘結(jié)金屬保持在同一燒結(jié)體I的表面上。因此，所述方法能夠得到如下的燒結(jié)體I，其具有至少一個有粘結(jié)金屬蓋層的表面以及至少一個沒有粘結(jié)金屬蓋層的表面。
[0061]一種控制粘結(jié)金屬分壓的方式在于，參見圖2和圖3，使燒結(jié)體I的一側(cè)10、11與燒結(jié)盤2接觸，因此提高粘結(jié)金屬分壓，并同時施加真空以降低燒結(jié)體I的不與燒結(jié)盤2接觸的其它側(cè)12的粘結(jié)金屬分壓。托盤和坯體之間的小距離對于效果是重要的，并且需要由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員優(yōu)化粘結(jié)金屬的蒸發(fā)時間。
[0062]為了實施這種方法，可使用表面積增大的特定燒結(jié)盤2，參見圖3。通過在托盤2上設(shè)置隆起物3實現(xiàn)燒結(jié)盤2的增大的表面積。因此，可使待燒結(jié)坯體的至少兩側(cè)10、11與托盤2同時接觸?？梢岳斫?，為了在坯體側(cè)保持高的粘結(jié)金屬分壓，托盤的幾何形狀極其重要。托盤表面和坯體表面之間的距離需要足夠小以保持粘結(jié)金屬分壓高于坯體其它表面上的粘結(jié)金屬分壓。以最簡單的形式，以圖4中的形式提供托盤2，其中它具有通常是平面的形狀。除圖3中公開的形狀以外，還可想到將托盤2調(diào)適成任何期望的形狀，從圖4中簡單地平坦的托盤2到任何形狀。
[0063]此外，所述托盤上坯體的加載可以包括護(hù)罩或突出部分?？墒褂米o(hù)罩以例如在坯體的相對側(cè)，例如在其頂部以及在其底部形成粘結(jié)金屬蓋層?？墒褂猛斜P上的突出部分以在坯體上形成選擇區(qū)域的粘結(jié)金屬蓋層。托盤上坯體的加載不應(yīng)太近或太密，因為例如充當(dāng)另一坯體的護(hù)罩的一個坯體可能產(chǎn)生問題?？捎杀绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員實施這種優(yōu)化。
[0064]將根據(jù)本申請的坯體的表面層理解成坯體的最外層。應(yīng)將燒結(jié)體的表面層理解成從最外表面延伸并且進(jìn)入燒結(jié)體中不超過但包括0.15mm。粘結(jié)金屬覆蓋層優(yōu)選地是1-20 μ m、更優(yōu)選地1-6 μ m厚。
[0065]在所述方法的進(jìn)一步解釋中，應(yīng)理解，在冷卻時間范圍B期間，在窄的冷卻溫度T范圍內(nèi)，粘結(jié)金屬通常在燒結(jié)體表面濃縮，即出現(xiàn)粘結(jié)金屬蓋層。通常應(yīng)將該范圍理解成時間范圍BI或圖6-8中所公開時間范圍BI的至少一部分。正如所提及的,所述氣氛包含至少一種惰性氣體，例如氬氣，和優(yōu)選地選自CO和N2的其它成分。在粘結(jié)金屬包含鈷或鈷和鎳的情況下，其中在冷卻期間實現(xiàn)粘結(jié)金屬蓋層的T的溫度范圍通常是1411°C _1365°C或更優(yōu)選地1411°C -1387°C。在其中實現(xiàn)粘結(jié)金屬蓋層的溫度范圍期間，不應(yīng)施加真空。
[0066]為了實現(xiàn)粘結(jié)金屬蓋層，坯體中必須存在碳并且必須在坯體外部提供脫碳條件。一種解釋粘結(jié)金屬蓋層的方式在于，粘結(jié)金屬將首先在坯體內(nèi)固化，然后粘結(jié)金屬的液相將被迫到達(dá)外表面，從而形成粘結(jié)金屬的外層。坯體中存在的碳可為例如碳黑、WC或者Ti或Ta的碳化物或者呈任何其它合適的相。
[0067]所提及的條件產(chǎn)生粘結(jié)金屬蓋層，例如鈷蓋層。在這種情況下粘結(jié)金屬蓋層是指，關(guān)于基質(zhì)內(nèi)的鈷分布，待燒結(jié)坯體起初具有基本上均勻的基質(zhì)，其在已經(jīng)出現(xiàn)粘結(jié)金屬蓋層之后已經(jīng)轉(zhuǎn)化成坯體，其中基質(zhì)內(nèi)的粘結(jié)金屬分布仍基本上是均勻的，但是其中粘結(jié)相層已經(jīng)成形為最外表面層。表面區(qū)域的粘結(jié)金屬蓋層是指，表面區(qū)域基本上由粘結(jié)金屬覆蓋，存在粘結(jié)金屬的最外層，也稱為粘結(jié)金屬覆蓋層。
[0068]可將粘結(jié)金屬覆蓋層標(biāo)識為用肉眼觀察到的金屬表面或有光澤的表面，這是粘結(jié)金屬例如是鈷或鎳或其組合的情況。與金屬陶瓷或硬質(zhì)合金的坯體的表面相比，粘結(jié)金屬覆蓋層在光學(xué)顯微鏡視野中通常是亮的。如圖10和圖11中所示的在SEM中觀察的橫截面明確表明存在或不存在粘結(jié)金屬覆蓋層。將基本上無粘結(jié)金屬的表面或一側(cè)或一側(cè)的部分定義為其中未形成粘結(jié)金屬覆蓋層的表面或一側(cè)或一側(cè)的部分。這種表面或側(cè)面或一側(cè)的部分在光學(xué)顯微鏡視野中相對較暗，并且在橫截面研究中不可見到粘結(jié)金屬的最外層。
[0069]關(guān)于所制造的燒結(jié)體1，優(yōu)選的產(chǎn)品是金屬陶瓷或硬質(zhì)合金。對于所有金屬陶瓷和硬質(zhì)合金刀片都常見的是其通常通過粉末冶金方法進(jìn)行制造:研磨硬質(zhì)成分和粘結(jié)金屬的粉末，壓制以形成具有期望的形狀的坯體，并最后燒結(jié)所壓制的坯體。在所述燒結(jié)期間，通常將坯體加熱至高于粘結(jié)金屬組合物的低共熔溫度以形成液體粘結(jié)相。金屬陶瓷或硬質(zhì)合金生坯會在燒結(jié)過程期間固化，并從而消除孔隙，促進(jìn)了收縮并且達(dá)到最后的密度。

【具體實施方式】
[0070]實施例
[0071]從18重量％ CoUO重量％ Nb、4重量％ T1、6重量％ N和余量WC制造金屬陶瓷粉末混合物。將粉末混合物濕磨、干燥并壓制成SNMA120412型刀片。使用如圖7中示意性示出的工藝進(jìn)行四個實驗。使用連接到被布置為保持動態(tài)真空的泵的燒結(jié)裝置。在實施例
1-3中，在使刀片的一個表面與托盤接觸的同時評價壓力條件。在實施例4中，調(diào)適托盤以在兩側(cè)支撐刀片。
[0072]實施例1
[0073]將刀片放在平坦托盤上，從而僅使刀片的底面與托盤接觸。在壓力1300Pa下，通過首先在Ar、C0和N2的氣體混合物中應(yīng)用加熱并然后將1450°C的Ts保持60分鐘，此后在Ar氣氛中冷卻至室溫，實施燒結(jié)。在刀片的所有可見表面上都獲得連續(xù)的有光澤的粘結(jié)相層。
[0074]實施例2
[0075]在與實施例1類似的條件下燒結(jié)刀片:加熱至1450°C的Ts并然后保持該溫度60分鐘，此后冷卻。但是在這個實驗中，在保持時間的前45分鐘期間使用在1300Pa下的Ar、CO和N2的氣體混合物，此后引入真空(約2Pa)并且在降溫至室溫期間維持所述真空。這導(dǎo)致在刀片的任何可見表面上都未獲得Co蓋層并且還獲得其它嚴(yán)重的孔隙。
[0076]實施例3
[0077]在與實施例1中類似的條件下燒結(jié)刀片:升溫至1450°C^TS并然后保持該溫度60分鐘，此后冷卻，但是在這個實驗中，維持燒結(jié)氣氛(在1300Pa下的Ar、CO和N2的氣體混合物)直到已經(jīng)冷卻到1370°C為止，引入50Pa真空。在其余冷卻期間保持這些真空條件。當(dāng)燒結(jié)之后觀察刀片時，僅在底側(cè)，已經(jīng)在冷卻期間與托盤接觸過的側(cè)面，具有有光澤的Co覆蓋層，而在刀片的其它表面上不可觀察到Co蓋層。
[0078]實施例4
[0079]在與實施例3中相同的條件下燒結(jié)刀片，但是這次使用如圖3中所公開的托盤，從而使刀片在其兩側(cè)與托盤接觸。在燒結(jié)之后，已經(jīng)與托盤接觸的兩側(cè)顯示Co蓋層，而其它表面不顯示任何Co蓋層。圖10中示出有Co蓋層的一個表面的橫截面。該Co覆蓋層的平均厚度是2 μ m。該Co覆蓋層顯示為光亮并連續(xù)的層21，而金屬陶瓷體20的橫截面顯示碳化物和氮化物的稍暗的硬質(zhì)成分。圖11中示出沒有Co蓋層的一個表面22的橫截面。
[0080]雖然已經(jīng)結(jié)合多個例示性實施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的例示性實施方式，相反地，其旨在包括在所附權(quán)利要求書內(nèi)的各種變體和等效布置。
【權(quán)利要求】
1.制造燒結(jié)切削體(I)的方法，其包括以下步驟: -提供包含碳和粘結(jié)金屬的金屬陶瓷或硬質(zhì)合金的坯體， -提供燒結(jié)所述坯體的燒結(jié)裝置(15)， -在燒結(jié)工藝中借助于所述燒結(jié)裝置(15)燒結(jié)所述坯體， -提供所述燒結(jié)工藝，其具有作為加熱時間范圍的時間范圍A，其中在時間t中的特定時刻的溫度T是恒定的或升高的， -提供所述燒結(jié)工藝的后續(xù)冷卻時間范圍B，其中將在時間范圍B內(nèi)的溫度T在時間t中的特定時刻設(shè)置成恒定的或降低的， -至少在所述范圍B的第一部分范圍BI期間提供包含至少一種惰性氣體的在壓力P下的氣氛以提供脫碳條件，其中在時間范圍BI期間在所述燒結(jié)裝置(15)中的所述壓力P滿足條件10Pa彡P(guān)彡15000Pa, -其中至少在繼時間范圍BI之后的時間范圍B2期間，在一側(cè)(10、11)或一側(cè)的部分，將粘結(jié)金屬分壓維持較高，并且其中所述側(cè)的其它部分或所述坯體的其它側(cè)具有較低的粘結(jié)金屬分壓，以使粘結(jié)金屬蒸發(fā)，因此在已經(jīng)實施所述方法之后立刻向一側(cè)或一側(cè)的部分提供粘結(jié)金屬蓋層(21)，并且向一側(cè)的其它部分或其它側(cè)基本上不提供粘結(jié)金屬蓋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使所述坯體(I)的一側(cè)(10、11)或一側(cè)的部分與托盤(2)接觸以實現(xiàn)期望的較高的粘結(jié)金屬分壓，因此得到具備包含由粘結(jié)金屬構(gòu)成的表面層的一側(cè)(10、11)或一側(cè)的部分的燒結(jié)體(I)，其中坯體(I)的還沒有與托盤⑵接觸的其它側(cè)(12、13、14)或側(cè)面的部分已經(jīng)經(jīng)受粘結(jié)金屬的低分壓并因此基本上無粘結(jié)金屬蓋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任一項所述的方法，其中所述坯體(I)的至少兩側(cè)(10、11)具備粘結(jié)金屬蓋層，而所述其它側(cè)(12、13、14)基本上不具備粘結(jié)金屬蓋層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述托盤(2)具備隆起物，以便當(dāng)坯體(I)放在所述托盤(2)上時，所述坯體(I)的兩側(cè)(10、11)與所述托盤(2)的表面接觸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中通過將所述燒結(jié)裝置(15)中的壓力降至低于在時間范圍BI期間的所述壓力的值，以實現(xiàn)在時間范圍B2期間的粘結(jié)金屬的不同分壓。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中在時間范圍B2期間，P滿足條件0.0lPa 彡 P 彡 70Pa。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中當(dāng)所述溫度T已經(jīng)降至低于所述粘結(jié)金屬的固化溫度時，所述時間范圍B2開始。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中當(dāng)所述溫度T已經(jīng)降至低于所述粘結(jié)金屬的固化溫度約10度時，所述時間范圍B2開始。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述粘結(jié)金屬包含鈷。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中在所述時間范圍BI期間所述惰性氣體是IS氣。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中在所述時間范圍BI期間所述氣氛包含一氧化碳和氮氣中的一者或兩者和IS氣。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述燒結(jié)溫度Ts在范圍HOO0C^ Ts 彡 1500°C、優(yōu)選地 1430°C 彡 Ts 彡 1480°C 內(nèi)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中所述粘結(jié)金屬覆蓋層(21)的厚度是 1-20 u IT1
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的方法制造的燒結(jié)切削體(I)。
【文檔編號】B22F3/10GK104275484SQ201410315205
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】斯文·恩隆德, 喬斯·加西亞 申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司