近二十年來,涂層硬質(zhì)合金也問世了。1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具,刀具的基體是鎢鈦鈷硬質(zhì)合金或鎢鈷硬質(zhì)合金,表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米,但是與同牌號的合金刀具相比,使用壽命延長了3倍,切削速度提高25%~50%。20世紀(jì)70年代已出現(xiàn)第四代涂層工具,可用來切削很難加工的材料。
硬質(zhì)合金是怎樣燒結(jié)而成的?
硬質(zhì)合金是將這種或多種難熔金屬的碳化物和粘接劑金屬,用粉末冶金方法制成的金屬材料。
金屬型碳化物,尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點都在3273K以上,其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K,是當(dāng)前所知道的物質(zhì)中熔點的。大多數(shù)碳化物的硬度很大,它們的顯微硬度大于1800kg·mm2(顯微硬度是硬度表示方法之一,多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物,顯微硬度1800kg·mm2相當(dāng)于莫氏一金剛石一硬度9)。許多碳化物高溫下不易分解,抗氧化能力比其組分金屬強。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性,是一種非常重要的金屬型碳化物。然而,在氧化氣氛中,所有碳化物高溫下都容易被氧化,可以說這是碳化物的一大弱點。
制造硬質(zhì)合金時,選用的原料粉末粒度在1~2微米之間,且純度很高。原料按規(guī)定組成比例進行配料,加進酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機中濕磨,使它們充分混合、粉碎,經(jīng)干燥、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑,再經(jīng)過干燥、過篩制得混合料。然后,把混合料制粒、壓型,加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(1300~1500℃)的時候,硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金。經(jīng)過冷卻,硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里,彼此緊密地聯(lián)系在一起,形成一個牢固的整體。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度,即硬化相含量越高、晶粒越細(xì),則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結(jié)金屬決定,粘結(jié)金屬含量越高,抗彎強度越大。
硬質(zhì)合金的制作是將碳化鎢與鈷以一定的比例混合,加壓成各種形狀,然后半燒結(jié)。此燒結(jié)過程通常是在真空爐里進行。將其置于真空爐里完成燒結(jié),此時之溫度大約為攝氏一千三百至一千五百度之間。
硬質(zhì)合金燒結(jié)成型就是將粉末壓制成坯料,再進燒結(jié)爐加熱到一定溫度(燒結(jié)溫度),并保持一定的時間(保溫時間),然后冷卻下來,從而得到所需性能的硬質(zhì)合金材料。