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兩硬質合金刀具材料介紹

關鍵詞 硬質合金刀具|2008-04-11 00:00:00|來源 硬質合金簡報
摘要 (1)Coerbide聚晶硬質合金刀具材料經過長達6年的研究與開發,Cerbide公司推出了一種商品名為“Cerbide”的聚晶硬質合金材料。與采用鈷或其它結合劑將WC顆粒粘結在...
  (1)Coerbide聚晶硬質合金刀具材料
  經過長達6年的研究與開發,Cerbide公司推出了一種商品名為“Cerbide”的聚晶硬質合金材料。與采用鈷或其它結合劑將WC顆粒粘結在一起的傳統硬質合金不同,聚晶硬質合金(PWC)并不使用結合劑,而是一種純硬質合金的單質材料。
  鈷等結合劑的熔點較低,會降低硬質合金的硬度和耐磨性,是傳統硬質合金材料最薄弱的環節。由于Cerbide聚晶硬質合金中不含結合劑,因此其硬度大幅度提高,據稱可高達2400HV(95.5HRA),耐磨性也比傳統硬質合金提高許多倍。但另一方面,由于不含可增強材料韌性的結合劑,使Cerbide的脆性有所提高,韌性有所下降,因此它并非適合加工所有的工件材料。
  當被加工工件材料和加工工藝適合時(如高速切削鈦合金),Cerhide在切削高溫下良好的熱硬性使其表現出極佳的切削性能。傳統硬質合金的熱硬性在高溫時會大幅下降,而Cerbide的熱硬性卻可在高溫下基本保持不變。
  由于Cerbide本身已具有極高硬度,因此最適合它的涂層是金剛石涂層。表面看來,由于Cerbide不含鈷結合劑,似乎基體將難以把持住金剛石涂層(因為硬質合金中的鈷通常會被蝕除掉,從而有利于金剛石粘附在硬質合金晶粒上)。但實際上并非如此。Cerbide基體把持涂層(尤其是CVD金剛石涂層)的能力優于任何已有的硬質合金材料。Cerbide公司曾將一把聚晶硬質合金刀具送到一家金剛石涂層公司,觀察其表面涂層效果(因為其中不含任何鈷)。為了確定涂層的粘附性,技術人員對涂層刀具進行了破壞性試驗,但卻無法損壞刀具上的金剛石涂層。然后,技術人員試圖對Cerbide基體本身進行破壞性試驗,但是,他們通常能對硬質合金刀片造成損壞的試驗只能對Cerbide表面起到拋光作用。
  當然,金剛石涂層增加了Cerbide刀具的成本(其售價約為普通硬質合金刀具的3倍)。為了降低成本,北美Cerbide公司正與涂層公司合作,開發一種較厚的類金剛石涂層。這種涂層與金剛石涂層硬度相當,但成本僅為金剛石涂層的25%。
  當對刀具的潤滑性能要求較高時,采用二硼化鈦涂層非常有效。這種涂層可使刀具表面非常光滑。
  目前,Cerbide公司用于加工各種工件材料的切削刀片和立銑刀已商業化供貨,最終將形成系列牌號。此外,該公司還準備進入耐磨零件市場。
  
  (2)Genius Metal硬質合金刀具材料
  Genius Metal公司宣布,已成功開發出一種碳化鎢(WC)基硬質合金刀具材料。雖然這種材料仍為WC基,但從材料成分來看,卻與傳統的硬質合金材料有著很大不同。
  雖然某種形式的鈷(并非純鈷)仍是材料成分之一,但為了使硬質合金晶粒結合到一起,還使用了其他合金成分。Genius Metal公司總共已開發出30個材料系列和超過170個材料牌號。該公司于2004年6月獲得了題為“硬質合金的成分和制造方法”的首個發明專利。
  據該公司介紹,這種WC基硬質合金材料的獨特之處在于其硬度與韌性的良好結合。其中較高端的K-2牌號的硬度達到約2800HV,同時具有8MPam0.5的斷裂韌性。雖然傳統的WC硬質合金材料也能達到類似的斷裂韌性水平,但其硬度卻低于2000HV。
  當然,刀具在切削時能夠保持的硬度(紅硬性)與刀具放在刀具間貨架上的硬度(室溫硬度)相比顯得更為重要。Genius Metal公司的一種高硬度牌號Gen-62在900℃的高溫下仍可保持1750HK(努氏硬度)的紅硬性。材料紅硬性如此之高的原因在于其熔點溫度的提高。普通硬質合金的共晶熔化溫度約為1300~1400℃,而Genius Metal公司硬質合金的共晶熔化溫度卻高于2000℃。
  與普通硬質合金一樣,Genius Metal公司的硬質合金也可以進行涂層。公司專門對所有的商業化涂層進行了刀具涂層試驗,未出現任何問題。
  目前,該公司正在對其新型硬質合金材料進行商業化;同時正在考慮是與其他刀具制造商合作進行許可生產,還是自行建廠生產刀具產品。
  
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