專利名稱：刀具、其制造方法及其均質(zhì)化碳化鎢的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種刀具，特別涉及一種刀具、其制造方法及其均質(zhì)化碳化鎢的制造方法。
背景技術(shù)：
近幾十年來(lái)，科學(xué)發(fā)展一日千里，新技術(shù)、新理論、新材料不斷地發(fā)展出來(lái)。在許多重要的材料中，碳化鶴(tungsten-titanium, WC)屬于最強(qiáng)硬的材料,利用碳化鶴可制成各類零件。目前，碳化鎢刀具新材料使得切削鋼材的加工效率獲得突破性提高，以硬質(zhì)合金材料的形態(tài)廣泛應(yīng)用在各種對(duì)耐磨性要求嚴(yán)格的特殊零件，如閥類、iPhone外殼模具、鉆頭、掃雪機(jī)刀片等。為了配合高速加工、大量節(jié)省加工時(shí)間與成本，刀具的改進(jìn)已成為目前產(chǎn)業(yè)量產(chǎn)重要的因素。碳化鎢刀具因有較高耐磨性和硬度而在刀具市場(chǎng)上的比重日益增加，且廣泛地應(yīng)用于制造工藝中。碳化鎢刀具為粉末冶金的產(chǎn)品，其主要成分為鎢并加入鈦、鑰、鉭等金屬粉末及鈷粉作為結(jié)合劑，再經(jīng)加熱燒結(jié)完成。碳化鎢刀具的硬度較任何其它材料均高且可達(dá)高碳鋼的三倍，并適用于切削較硬金屬或石材，因其材質(zhì)脆硬，故只能制成片狀再焊于較具韌性的刀柄上。 目前，碳化鎢刀具制作方式是利用粉末冶金方式以碳化鎢合金材料制作，其主要成份是碳化鎢，且以鈷為黏合劑而使碳化鎢晶粒黏合在一起。碳化鎢刀具的粉末冶金制作方式主要由下列步驟所組成:(一 )碳化鎢粉的制取:利用選礦技術(shù)將含鎢的礦石破碎分離，而取得含鎢量高的精礦，將含鶴的精礦與碳化招或碳化 丐混在一起加熱廣生反應(yīng)，所廣生的聞熱量與碳化鋁或碳化鈣進(jìn)行加熱反應(yīng)至超2100°C而形成碳化鎢，待冷卻后將此碳化鎢破碎至極細(xì)的粉末。另外一種制造方式是在高溫下將鎢粉與碳混在一起制成碳化鎢。( 二)合金的制成:碳化鎢合金制作是將碳化鎢與鈷以一定的比例混合并加壓成各種形狀，然后半燒結(jié)。此燒結(jié)過(guò)程通常是在真空爐里進(jìn)行，設(shè)定真空爐的溫度大約為1300°C至1500°C之間可制得含有約94%碳化鎢及6%鈷的碳化鎢合金材料，其中碳化鎢顆粒之間以鈷粒為黏合劑。燒結(jié)碳化物是由散布的堅(jiān)硬陶瓷顆粒(碳化鎢)及包圍它們的金屬基質(zhì)(鈷)所組成，碳化鎢質(zhì)地堅(jiān)硬、勁度高且耐高溫但具脆性，故為了改善其韌性，于加入鈷粉末加壓成壓粉體后，加熱使鈷熔化而將碳化鎢緊緊包住。固化后鈷即成為碳化鎢的黏結(jié)劑，且提供了耐沖擊抵抗能力，鈷的主要功能是作為碳化鎢的黏結(jié)劑和改善刀具韌性的功能。由上述可見(jiàn)，目前碳化鎢粉末冶金制程具有前述各方面的廣大應(yīng)用潛力，然而已知其仍具有下述限制及缺點(diǎn):在碳化鎢形成同時(shí)，粉末常因團(tuán)聚效應(yīng)而產(chǎn)生顆粒粒徑不均一的現(xiàn)象，這樣的碳化鎢粉末在后續(xù)分離顆粒大小過(guò)程僅經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)粗略分離，隨后即被添加入刀具加工制程中。因此，所制成的碳化鎢刀具所含的碳化鎢顆粒為非均質(zhì)化分布，這樣的非均質(zhì)的碳化鎢顆粒分布在所述刀具的內(nèi)部及其表面不同位置上，所述刀具在使用過(guò)程中因其內(nèi)部含有非均質(zhì)碳化鎢而使所述刀具表面呈現(xiàn)不同的硬度區(qū)域，亦或造成整體刀具的硬度下降，所制成的刀具制品在使用過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生刀具表面凹陷毀損現(xiàn)象，而減少刀具的使用壽命。以目前關(guān)于碳化鎢刀具的相關(guān)技術(shù)而言，大部分的技術(shù)都僅對(duì)碳化鎢做顆粒納米化處理，而忽略了碳化鎢顆粒粒徑的均質(zhì)化表現(xiàn)對(duì)其硬度及刀具的使用壽命上的影響。因此，現(xiàn)有技術(shù)仍缺乏一種具有均質(zhì)化碳化鎢的刀具及其碳化鎢的分類制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決目前碳化鎢刀具在制作過(guò)程中僅將碳化鎢顆粒進(jìn)行粗篩分離處理，而產(chǎn)生顆粒非均質(zhì)化問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)刀具的硬度及使用壽命上的影響。本發(fā)明提供一種刀具及其制造方法以及均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，通過(guò)均質(zhì)化分散、離心顆粒大小分類及震蕩等組合方式，獲得均質(zhì)化碳化鎢，可制得較高硬度及較長(zhǎng)使用壽命的碳化鎢刀具。鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，提供一種刀具，碳化鎢刀具由粉末冶金方法所制成，其中，刀具包含均質(zhì)化碳化鎢及選自于由下列所構(gòu)成的組中的至少一種:鎢、鈷、碳化鉭、碳化鈦以及它們的組合。較佳地,鎢的含量占均質(zhì)化碳化鎢整體重量的50至90wt%。較佳地，均質(zhì)化碳化鎢的 粒徑范圍為納米等級(jí)，粒徑范圍可為l-10nm。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，提出一種刀具的制造方法，其包括下列步驟:(I)稱取均質(zhì)化碳化鎢粉末與其它金屬或金屬化合物粉末于第一預(yù)設(shè)參數(shù)條件下壓制成胚體，第一預(yù)設(shè)參數(shù)條件如下:環(huán)境壓力lOOOPsi，持壓時(shí)間20分鐘及壓制溫度介于25 150°C之間；其中，其它金屬或金屬化合物粉末選自于由下列所構(gòu)成的組中的至少一種:鎢、鈷、碳化鉭、碳化鈦以及它們的組合；(2)將上述胚體置于載座上再置入碳化環(huán)境中，并于第二預(yù)設(shè)參數(shù)條件下進(jìn)行常壓燒結(jié)，第二預(yù)設(shè)參數(shù)條件如下:燒結(jié)溫度介于1410 1470°C之間、升溫速率3 5°C /min之間及高溫持溫時(shí)間20 95分鐘；以及(3)燒結(jié)完成后得到具有均質(zhì)化碳化鎢的刀具。較佳地，刀具的硬度可達(dá)1810 1850Hv3(lkg之間。較佳地,刀具的使用壽命可達(dá)1880 1900分鐘之間。較佳地，刀具的橫斷裂強(qiáng)度可達(dá)4270 4300N/mm2之間。根據(jù)本發(fā)明的又一目的，提出一種均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其包括下列步驟:(I)提供含有碳化鎢的原液；(2)將含有碳化鎢的原液置入均質(zhì)器中，均質(zhì)器包括攪拌頭及震蕩分散頭，將含有碳化鎢的原液通過(guò)攪拌頭進(jìn)行預(yù)定攪拌時(shí)間，再通過(guò)震蕩分散頭進(jìn)行預(yù)定分散時(shí)間后，得到分散后原液；以及(3)將分散后原液置入離心器中，離心器的高速離心力使分散后原液中碳化鎢顆粒間相互碰撞，產(chǎn)生離心后原液，而獲得具有預(yù)設(shè)顆粒范圍的均質(zhì)化碳化鎢。較佳地，在步驟(3)之后，進(jìn)一步包含震蕩步驟，所述震蕩步驟將離心后原液置入震蕩器中進(jìn)行震蕩，使離心后原液中碳化鎢更均質(zhì)化分散。較佳地，在步驟(3)之前，進(jìn)一步包含震蕩步驟，所述震蕩步驟將分散后原液置入震蕩器中進(jìn)行震蕩，使分散后原液中碳化鎢更均質(zhì)化分散。
較佳地，在步驟(2)之前還包含另一離心步驟，所述另一離心步驟將含有碳化鎢的原液置入離心器中，離心器的高速離心力使含有碳化鎢的原液中碳化鎢顆粒間相互碰撞，產(chǎn)生另一離心后原液，后續(xù)將另一離心后原液置入步驟(2)的均質(zhì)器中進(jìn)行步驟(2)及步驟(3)。較佳地，震蕩器可為超音波震蕩器。較佳地，預(yù)定攪拌時(shí)間范圍為2-4小時(shí)，預(yù)定分散時(shí)間可為I小時(shí)。較佳地，鎢的含量介于均質(zhì)化碳化鎢整體重量的50至90wt%。較佳地，含有碳化鎢的原液包含選自于由下列所構(gòu)成的組中的至少一種:鶴、鈷、碳化鉭、碳化鈦以及它們的組合。本發(fā)明所提供的刀具、其制造方法及其均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其提供下列的優(yōu)點(diǎn):1.均質(zhì)化碳化 鎢顆粒分布于刀具的內(nèi)部及表面不同位置上，刀具內(nèi)部含有均質(zhì)化碳化鎢使其表面呈現(xiàn)相同的高硬度區(qū)域，所制成的刀具在使用過(guò)程中因刀具整體硬度均勻，所以在長(zhǎng)期使用下刀具表面凹陷毀損機(jī)率降低，并具有較長(zhǎng)的刀具使用壽命。2.本發(fā)明的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法利用均質(zhì)化分散、離心顆粒大小分類及超音波震蕩等組合方式，獲得均質(zhì)化碳化鎢。其中，通過(guò)特殊的均質(zhì)器將碳化鎢均質(zhì)化，后續(xù)在離心過(guò)程中利用高速離心作用力依照顆粒大小進(jìn)行離心分類。非均質(zhì)化碳化鎢顆粒之間相互的碰撞力以及所受到的高離心力使原本團(tuán)聚的顆粒能夠有效地分散。此外，更可結(jié)合超音波震蕩原理，在碳化鎢原料進(jìn)入到分類腔之前，將碳化鎢溶液中未被徹底分散的顆粒進(jìn)行超音波震蕩分散，使團(tuán)聚分子之間的空氣間隙被超高頻率的電磁流震蕩擊破，達(dá)到團(tuán)聚分子分散的效能，進(jìn)而達(dá)到顆粒均質(zhì)化的目的。本發(fā)明的效果并不限定于以上所述的情況，對(duì)于沒(méi)有提及的其它效果，技術(shù)人員可從下面的記載明確地理解。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的均質(zhì)化碳化鎢的分類制造方法的流程步驟圖。圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的均質(zhì)化碳化鎢的分類制造方法的流程步驟圖。圖3是本發(fā)明又一實(shí)施例的均質(zhì)化碳化鎢的分類制造方法的流程步驟圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明使用分離液體中碳化鎢顆粒大小的離心分類方法，其原理如下:顆粒與流體在離心力場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到三個(gè)力的作用:離心力F。、浮力Fb、曳引力Fd。對(duì)于一定的顆粒和流體,離心力F。、浮力Fb—定,但曳引力Fd卻隨著顆粒運(yùn)動(dòng)速度而變化，最后顆粒與液體間的相對(duì)速度將平衡于終端速度ut，此時(shí)顆粒所受的各力的和為零F + Fh + Fcl =0離心力F。與浮力Fb方向始終相反，對(duì)球狀微粒而言若其直徑及密度分別為Cp及
P P，而液體的密度為P L則
權(quán)利要求
1.一種刀具，其特征在于，所述刀具包含均質(zhì)化碳化鎢及選自于由下列所構(gòu)成的組中的至少一種:鎢、鈷、碳化鉭、碳化鈦以及它們的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，鎢的含量占所述均質(zhì)化碳化鎢整體重量的50 至 90wt% ο
3.如權(quán)利要求1或2所述的刀具，其特征在于，所述均質(zhì)化碳化鎢的粒徑范圍為納米等級(jí)。
4.如權(quán)利要求3所述的刀具，其特征在于，所述粒徑范圍為l-10nm。
5.一種刀具的制造方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟: (1)稱取均質(zhì)化碳化鎢粉末與其它金屬或金屬化合物粉末于第一預(yù)設(shè)參數(shù)條件下壓制成胚體，所述第一預(yù)設(shè)參數(shù)條件如下:環(huán)境壓力lOOOPsi，持壓時(shí)間20分鐘及壓制溫度介于25 150°C之間；其中，所述其它金屬或金屬化合物粉末選自于由下列所構(gòu)成的組中的至少一種:鎢、鈷、碳化鉭、碳化鈦以及它們的組合； (2)將所述胚體置于載座上再置入碳化環(huán)境中，并于第二預(yù)設(shè)參數(shù)條件下進(jìn)行常壓燒結(jié)，所述第二預(yù)設(shè)參數(shù)條件如下:燒結(jié)溫度介于1410 1470°C之間、升溫速率3 5°C /min及高溫持溫時(shí)間20 95分鐘；以及 (3)燒結(jié)完成后得到具有均質(zhì)化碳化鎢的刀具。
6.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述具有均質(zhì)化碳化鎢的刀具的硬度為 1810 1850Hv30kgo
7.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述具有均質(zhì)化碳化鎢的刀具的使用壽命為1880 1900分鐘。
8.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述具有均質(zhì)化碳化鎢的刀具的橫斷裂強(qiáng)度為4270 4300N/mm2。
9.一種均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，用于如權(quán)利要求1所述的刀具，所述制造方法包括下列步驟: (1)提供含有碳化鎢的原液； (2)將所述含有碳化鎢的原液置入均質(zhì)器中，所述均質(zhì)器包括攪拌頭及震蕩分散頭，將所述含有碳化鎢的原液通過(guò)所述攪拌頭進(jìn)行預(yù)定攪拌時(shí)間，再通過(guò)所述震蕩分散頭進(jìn)行預(yù)定分散時(shí)間后，得到分散后原液；以及 (3)將所述分散后原液置入離心器中，所述離心器的高速離心力使所述分散后原液中碳化鎢顆粒間相互碰撞，產(chǎn)生離心后原液，而獲得具有預(yù)設(shè)顆粒粒徑范圍的均質(zhì)化碳化鎢。
10.如權(quán)利要求9所述的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，在步驟(3)之后進(jìn)一步包含震蕩步驟，所述震蕩步驟將所述離心后原液置入震蕩器中進(jìn)行震蕩，使所述離心后原液中碳化鎢更均質(zhì)化分散，得到所述均質(zhì)化碳化鎢。
11.如權(quán)利要求9所述的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，在步驟(3)之前進(jìn)一步包含震蕩步驟，所述震蕩步驟將所述分散后原液置入震蕩器中進(jìn)行震蕩，使所述分散后原液中碳化鎢更均質(zhì)化分散。
12.如權(quán)利要求9所述的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，在步驟(2)之前進(jìn)一步包含另一離心步驟，所述另一離心步驟將所述含有碳化鎢的原液置入離心器中，所述離心器的高速離心力使所述含有碳化鎢的原液中碳化鎢顆粒間相互碰撞，產(chǎn)生另一離心后原液，后續(xù)將所述另一離心后原液置入步驟(2)的均質(zhì)器中進(jìn)行步驟(2)及步驟(3)。
13.如權(quán)利要求10或11所述的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，所述震蕩器包括超音波震蕩器。
14.如權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，所述預(yù)定攪拌時(shí)間范圍為2-4小時(shí)。
15.如權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，所述預(yù)定分散時(shí)間為I小時(shí)。
16.如權(quán)利要求9所述的均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其特征在于，所述含有碳化鎢的原液還包含選自于由下列所構(gòu)成的組中的至少一種:鎢、鈷、碳化鉭、碳化鈦以及它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種刀具、其制造方法及其均質(zhì)化碳化鎢的制造方法，其中，刀具包含均質(zhì)化碳化鎢及選自于由下列所構(gòu)成的組中的至少一種鎢、鈷、碳化鉭、碳化鈦以及它們的組合，通過(guò)均質(zhì)化分散、離心顆粒大小分類及超音波震蕩等組合方式獲得均質(zhì)化碳化鎢，并制得到較高硬度及較長(zhǎng)使用壽命的均質(zhì)化碳化鎢刀具。此制造方法通過(guò)特殊的均質(zhì)器將碳化鎢粉末均質(zhì)化，結(jié)合離心分離及超音波震蕩方法，進(jìn)而達(dá)到團(tuán)聚分子分散的效能，其所制造的刀具呈現(xiàn)整體硬度均勻，于長(zhǎng)期使用下刀具表面凹陷毀損機(jī)率較低，并具有較佳的刀具使用壽命。
文檔編號(hào)B22F7/06GK103205620SQ20121003337
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者呂鴻圖 申請(qǐng)人:昆山納諾新材料科技有限公司