本實(shí)用新型涉及一種金屬坯體，尤其涉及一種由粉末冶金材料制成的坯體，用于制造刀具。

背景技術(shù)：

粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，均屬于粉末燒結(jié)技術(shù)，因此，粉末冶金技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。

廣義的粉末冶金制品業(yè)涵括了鐵石刀具、硬質(zhì)合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業(yè)僅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。

硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級(jí)粉末為主要成分，以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品，也屬于一類粉末冶金材料。此外，IVB、VB、VIB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔點(diǎn)特別高，也一并統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。

金屬陶瓷為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破碎，人們?cè)谥谱魈沾傻恼惩晾锛恿诵┙饘俜?，因此制成了金屬陶瓷，其也屬于一類粉末冶金材。金屬陶瓷中的陶瓷相是具有高熔點(diǎn)、高硬度的氧化物或難熔化合物，金屬相主要是過渡元素(鐵、鈷、鎳、鉻、鎢和鉬等)及其合金。

金屬基金屬陶瓷是在金屬基體中加入氧化物細(xì)粉制得，又稱彌散增強(qiáng)材料，如：燒結(jié)鋁(鋁-氧化鋁)、燒結(jié)鈹(鈹-氧化鈹)和TD鎳(鎳-氧化釷)等。由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金所組成的復(fù)合材料。

陶瓷基金屬陶瓷主要可以細(xì)分為：氧化物基金屬陶瓷，如：以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹?shù)葹榛w，與金屬鎢、鉻或鈷復(fù)合而成；碳化物基金屬陶瓷，如：以碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等為基體，與金屬鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等金屬?gòu)?fù)合而成；氮化物基金屬陶瓷，如：以氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭為基體；硼化物基金屬陶瓷，如：以硼化鈦、硼化鉭、硼化釩、硼化鉻、硼化鋯、硼化鎢、硼化鉬、硼化鈮、硼化鉿等為基體，與部分金屬材料復(fù)合而成；硅化物基金屬陶瓷，如：以硅化錳、硅化鐵、硅化鈷、硅化鎳、硅化鈦、硅化鋯、硅化鈮、硅化釩、硅化鈮、硅化鉭、硅化鉬、硅化鎢、硅化鋇等為基體，與部分或微量金屬材料復(fù)合而成。

粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方 法無法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿和刀具等，是一種少無切削工藝。

粉末冶金工藝包括：

1)原料粉末的制備?，F(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。而機(jī)械法可分為：機(jī)械粉碎及霧化法；物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。

2)粉末成型為坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。此外還可使用3D打印技術(shù)進(jìn)行坯塊的制作。

3)坯塊的燒結(jié)。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機(jī)械性能。

4)產(chǎn)品的后序處理。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。如：精整、浸油、機(jī)加工、熱處理及電鍍等。

金屬陶瓷/硬質(zhì)合金刀具一般通過對(duì)金屬陶瓷/硬質(zhì)合金制成的柱形棒料進(jìn)行外圓磨削、開槽和刃口磨削等加工過程而得。

這種加工方法存在諸多缺陷，比如：外圓磨削和開槽磨削的磨削量都很大，不僅需要配套使用大功率設(shè)備，這也對(duì)資金投入提出更多要求，還會(huì)在加工中產(chǎn)生金屬陶瓷/硬質(zhì)合金的粉末，這些粉末無法及時(shí)回收，將對(duì)環(huán)境造成污染。即便如此，現(xiàn)有的加工方法耗時(shí)較長(zhǎng)，相應(yīng)的各項(xiàng)制造成本亦較大。

同時(shí)，金屬陶瓷雖然耐磨，但韌性往往不佳，如果做成細(xì)長(zhǎng)的圓柱回轉(zhuǎn)類刀具，容易因抗彎折力不足而發(fā)生斷裂，導(dǎo)致工具失效。

為了解決這些技術(shù)問題，技術(shù)人員在坯料成型過程中預(yù)設(shè)槽體和過渡區(qū)等刀具的部分構(gòu)造，但在成型過程中，坯料發(fā)生彎曲變形，而無法獲得所需的刀具構(gòu)造。

為此，技術(shù)人員主要采用低壓燒結(jié)的方式將坯料成型，雖然一定程度可以克服變形的技術(shù)問題，但低壓燒結(jié)相對(duì)不致密，性能較差。

為了解決低壓燒結(jié)工藝對(duì)坯料形態(tài)和性能方面的問題，另有技術(shù)通過預(yù)先計(jì)算形變量的方式，對(duì)燒結(jié)前坯體的形狀和規(guī)格做出相應(yīng)調(diào)整，以期在燒結(jié)后獲得符合要求地坯料，但對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的具體內(nèi)容未見公開。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種粉末冶金制成的坯體，具有預(yù)設(shè)的槽體等構(gòu)造。

本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種粉末冶金制成的坯體，在刀具制造中的應(yīng)用，提高加工效率并減少加工中的刀具斷裂報(bào)廢。

對(duì)于機(jī)加工領(lǐng)域的刀具，如：孔加工刀具、銑刀和鏜刀等，其外觀通常以整體呈現(xiàn)圓柱形較為常見，還具有槽體和切削端部等特征。從加工效率角度，這些刀具一般具有2枚以上的切削刃，切削刃也較常見地設(shè)置于切削端部。

一種粉末冶金制成的坯體，其直徑為3mm～75mm，優(yōu)先選擇8mm～35mm。

另一種粉末冶金制成的坯體，其螺旋角度為0°～60°，優(yōu)先選擇0°～35°，尤其是27°～33°如：27°、28°、29°、30°、31°、32°和33°。

另一種粉末冶金制成的坯體，其上有根據(jù)角度為0°～60°的螺旋角而產(chǎn)生的螺旋狀凹槽，螺旋狀凹槽的最大深度不小于坯體最大直徑處的1％，也不大于最小直徑處的45％。螺旋狀凹槽的長(zhǎng)度小于坯體的全長(zhǎng)。

本實(shí)用新型技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的有益效果：

本實(shí)用新型提供的坯體，能顯著減少后續(xù)磨削刀具的開槽時(shí)間，這部分時(shí)間占刀具磨削時(shí)間的65％以上。

通過本實(shí)用新型提供的粉末冶金制成的坯體的成型方法制得的坯體，僅需保留約1mm的精加工開槽余量即可，由此使得開槽的磨削時(shí)間減少50％以上，總體刀具制造時(shí)間縮短30％。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的粉末冶金制成的坯體一實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍中。

本實(shí)施例的粉末冶金制成的坯體如圖1所示，其直徑為8mm～35mm，螺旋角度為5°～60°，長(zhǎng)度為40mm～250mm。其上有根據(jù)角度為0°～60°的螺旋角而產(chǎn)生的螺旋狀凹槽，螺旋狀凹槽的最大深度不小于坯體最大直徑處的1％，也不大于最小直徑處的45％。螺旋狀凹槽的長(zhǎng)度小于坯體的全長(zhǎng)。

該坯體采用如下成型方法解決在燒結(jié)時(shí)坯料常見的熱形變和收縮現(xiàn)象，使得坯體的構(gòu)造符合設(shè)計(jì)要求，便于后續(xù)利用，提高制造效率。具體方法為：

先通過模壓的方法，將金屬陶瓷/硬質(zhì)合金粉料壓制成坯料。如：在模具里置入金屬陶瓷或硬質(zhì)合金粉料后，于5T～100T壓力下進(jìn)行模壓制成，模壓壓力優(yōu)先選擇10T。

再如：在模具里置入金屬陶瓷或硬質(zhì)合金粉料后先通過模壓獲得預(yù)成型刀具坯體，接著對(duì)預(yù)成型刀具坯體進(jìn)行等靜壓處理而得。本實(shí)施例中，優(yōu)先采用液體冷等靜 壓方式，壓力為5T～200T，尤其是100T制得坯料。

然后，將制成的坯料進(jìn)行預(yù)燒結(jié)(參見：CN102632261B)，溫度如：140℃～1100℃，時(shí)間如：10分鐘～360分鐘。

最后，將預(yù)燒結(jié)的坯料整體埋入三氧化二銦粉末中并壓實(shí)后一同以熱等靜壓(HIP)方法對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，通入氬氣(用于加壓和氣氛保護(hù))、氫氣(用于和揮發(fā)物反應(yīng))和氮?dú)?用于加壓和氣氛保護(hù))，制得坯體。

坯料隨著加熱而產(chǎn)生收縮，密實(shí)的三氧化二銦粉末可起到自動(dòng)支撐、墊縫的效果，幫助坯料保持原有形狀，如：槽體不發(fā)生形變，螺旋角度保持設(shè)計(jì)要求。