PL178269B1

Compound cermetallic products and method of making them

Abstract

Methods for making, methods for using and articles comprising cermets, preferably cemented carbides and more preferably tungsten carbide, having at least two regions exhibiting at least one property that differs are discussed. Preferably, the cermets further exhibit uniform or controlled wear to impart a self-sharpening character to an article. The multiple-region cermets are particularly useful in wear applications. The cermets are manufactured by juxtaposing and densifying at least two powder blends having different properties (e.g., differential carbide grain size or differential carbide chemistry or differential binder content or differential binder chemistry or any combination of the preceding). Preferably, a first region of the cermet comprises a first ceramic component having a relatively coarse grain size and a prescribed binder content and a second region, juxtaposing or adjoining the first region, comprises a second ceramic component, preferably carbide(s), having a grain size less than the grain size of the first region, a second binder content greater than the binder content of the first region or both. These articles have an extended useful life relative to the useful life of monolithic cermets in such applications as, for example, wear. The multiple region cermets of the present invention may be used with articles comprising tools for materials manipulation or removal including, for example, mining, construction, agricultural, and metal removal applications.

PL178269B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 27

Term

Term ended

Expired 30 October 2015, 10.9 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

53 claims: 5 independent, 48 dependent

  1. 1
    Patent claims Zastrzeżenia patentowe 1. The cermet composite body having a first segment, comprising the first ceramic component and the first binder, and at least one second segment, comprising the second ceramic component and the second binder, characterized in that the first ceramic component of the first segment (102,210,414,614) contains grains whose average size is contained in range from about 0.5 pm to about 8 pm, and the content of the first binder in the first segment (102.210,414,614) is about 5% to about 10% by weight, and the second ceramic component of at least one second segment (103,211,212,413,613) contains grains whose average size is smaller than the average grain size of the first ceramic component of the first segment (102,210,414,614) and the content of the second binder in the second ceramic component of at least one second segment (103,211,212,413,613), is greater than the content of the first binder in the first segment (102, 210, 414, 614), wherein the first segment (102,210,414,614) and at least one second segment (103,211,212,413,613) are at least partially separated by at least one automatically formed boundary surface (104, 417.617) with a step change in the binder content in the boundary surface (104, 417.617) segment (102, 210,414,614) and at least the second segment (103, 211, 212, 413, 613). 1. Korpus kompozytowy cermetaliczny, mający pierwszy segment, zawierający pierwszy składnik ceramiczny i pierwsze spoiwo oraz co najmniej jeden drugi segment, zawierający drugi składnik ceramiczny i drugie spoiwo, znamienny tym, że pierwszy składnik ceramiczny pierwszego segmentu (102,210,414,614) zawiera ziarna, których średni rozmiarjest zawarty w zakresie od około 0,5 pm do około 8 pm, a zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie (102,210,414,614) wynosi około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi składnik ceramiczny co najmniej jednego drugiego segmentu (103,211,212,413,613) zawiera ziarna, których średni rozmiar jest mniejszy niż średni rozmiar ziaren pierwszego składnika ceramicznego pierwszego segmentu (102,210,414,614), a zawartość drugiego spoiwa w drugim składniku ceramicznym co najmniej jednego drugiego segmentu (103,211,212,413,613),jest większa niż zawartość pierwszego spoiwa w pierwszym segmencie (102, 210, 414, 614), przy czym pierwszy segment (102,210,414,614) i co najmniej jeden drugi segment (103,211,212,413,613) są co najmniej częściowo oddzielone co najmniej jedną samoczynnie utworzoną powierzchnią graniczną (104, 417,617) przy czym na powierzchni graniczna (104, 417,617) występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa w pierwszym segmencie (102., 210,414,614) i w co najmniej drugim segmencie (103, 211, 212, 413, 613).
  2. 18
    A method of manufacturing a cermet composite body, consisting in preparing a first powder mix containing a first ceramic component with a selected first medium grain size, and a first binder in a selected amount, and preparing at least one second powder mixture containing a second ceramic component with a selected second medium grain size, and second binder in selected quantity, then placing the first powder mixture and at least one second powder mixture next to each other, forming at least one and at least a partial contact surface between the two powder mixtures, and then heating the at least two powder mixtures next to each other to a temperature of at least partially thickening them and bonding together in the form of a cermet composite body, characterized by that the first average grain size in the range from about 0.5 pm to about 12 pm is selected, and the amount of the first binder is selected in the range from about 5 wt% from about 15 wt%, while the second powder mix (313) is selected with a second average size smaller than the first average grain size of the first powder mix (314) and comprised between 0.5 pm and about 8 pm, and the amount of second binder selected is about 2% smaller than the amount of the first binder in the first powder mix (314) and the adjacent first powder mix (314) and at least one second powder mix (313) are processed to shape the cermet composite body (101 , 201, 202, 203, 204, 205, 206, 401) having a first segment (102.210, 414, 614) with a first binder content of from about 5% to about 10% by weight, connected at least partially automatically formed boundary surface (104, 417, 617) to at least one second segment (103, 211, 212, 413, 613) with a second binder content greater than the content of the first binder when the binder content abruptly changes on the boundary surface ( 104, 417, 617). 18. Sposób wytwarzania korpusu kompozytowego cermetalicznego, polegający na tym, że przygotowuje się pierwszą mieszankę proszkową, zawierającą pierwszy składnik ceramiczny o dobranym pierwszym średnim rozmiarze ziaren, oraz pierwsze spoiwo w dobranej ilości oraz przygotowuje się co najmniej jedną drugą mieszankę proszkową, zawierającą drugi składnik ceramiczny o dobranym drugim średnim rozmiarze ziaren, oraz drugie spoiwo w dobranej ilości, po czym umieszcza się obok siebie pierwszą mieszankę proszkową i co najmniej jednej drugą mieszankę proszkową, kształtując co najmniej jednąi co najmniej częściowąpowierzchnię styku pomiędzy tymi dwiema mieszankami proszkowymi, a następnie podgrzewa się umieszczone obok siebie co najmniej dwie mieszanki proszkowe do temperatury co najmniej częściowego ich zagęszczając i wiążąc ze sobą w postać korpusu kompozytowego cermetalicznego, znamienny tym, że dobiera się pierwszy średni rozmiar ziaren w zakresie od około 0,5 pm do około 12 pm, a ilość pierwszego spoiwa dobiera się w zakresie od około 5% wagowych od około 15% wagowych, natomiast do drugiej mieszanki proszkowej (313) dobiera się ziarna o drugim średnim rozmiarze mniejszym niż pierwszy średni rozmiar ziaren pierwszej mieszanki proszkowej (314) i zawartym w zakresie od 0,5 pm do około 8 pm, a ilość drugiego spoiwa dobiera się mniejszą o około 2% od ilości pierwszego spoiwa w pierwszej mieszance proszkowej (314) i obrabia się umieszczone obok siebie pierwszą mieszankę proszkową (314) i co najmniej jednej drugą mieszankę proszkową (313) kształtując korpus kompozytowy cermetaliczny (101, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 401) mający pierwszy segment (102,210, 414, 614) o zawartości pierwszego spoiwa od około 5% do około 10% wagowych, połączony co najmniej częściowo samoczynnie utworzoną powierzchnią granicznej (104, 417, 617) z co najmniej jednym drugim segmentem (103, 211, 212, 413, 613) o zawartości drugiego spoiwa większej niż zawartość pierwszego spoiwa przy skokowej zmianie zawartości spoiwa na powierzchni granicznej (104, 417, 617).
  3. 34
    Cutting tip for a cutting tool with a cermetalic composite body, comprising a front portion with a surface extending radially outward and rearward along the longitudinal axis, and a rear portion connected to the front portion and located behind it along the tip axis, the front portion comprising two segments, the first of which forms the guide surface of the oerede part and contains the first cermetal set, and the second segment adjacent to the first segment, forms the outer surface of the front part and contains a second set of cermets, characterized in that the first cermet set contains the first ceramic component, whose grains have a first average size in the range from about 0.5 gm to about 12 gm, and contains a first binder in an amount of about 5 % to about 10% by weight, and the second cermetic set contains grains with an average size from about 0.5 gm to about 8 gm and contains a second binder in an amount of from about 8% to about 15% by weight, wherein the content of the first binder is less than the content of the second binder, and the first grain size is larger than the second grain size and the first set of first segment cermetals (102, 210,414, 614.714), with higher wear resistance, is located inside relative to the second cermet set of the second segment (103,211,212,413,613,713), with lower wear resistance, and is connected to it metallurgically on the boundary surface (104,417,617,717), in which there is a step change in the binder content between the first segment (102 ,, 210,414,614,714) and the second segment (103 ,, 211,212,413,613,713). 34. Końcówka tnąca do narzędzia tnącego z korpusem kompozytowym cermetalicmy^, zawierająca częśś przednią z powierzchnią rozciągającą się promieniowo na zewnątrz i do tyłu wzdłuż osi wzdłużnej oraz częśś tylną połączona z częścią przednią i usytuowaną z tyłu za nią wzdłuż osi końcówki, przy czym częśś przednia zawiera dwa segmenty, z których pierwszy tworzy powierzchnię prowadzącą|oeredeiej części i zawiera pierwszy zestaw cermetaliczny, a drugi segment, przyległy do pierwszego segmentu, tworzy zewnętrzna powierzchnie przedniej części i zawiera drugi zestaw cermetalicmy, znamienna tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera pierwszy składnik ceramiczny, którego ziarna mająpierwszy średni rozmiar w zakresie od około 0,5 gm do około 12 gm, i zawiera pierwsze spoiwo w ilości od około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o średnim rozmiarze od około 0,5 gm do około 8 gm i zawiera drugie spoiwo w ilości od około 8% do około 15% wagowych, przy czym zawartość pierwszego spoiwajest mniejsza niż zawartość drugiego spoiwa, a pierwsza wielkość ziarna jest większa niż druga wielkość ziarna i pierwszy zestaw cermetalicmy pierwszego segmentu (102, 210,414, 614,714), o większej odporności na zużycie, jest usytuowany wewnątrz względem drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu (103,211,212,413,613,713), o mniejszej odporności na zużycie, i jest z nim połączony metalurgicznie na powierzchni granicz178 269 nej (104,417,617,717), na której występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa pomiędzy pierwszym segmentem (102,, 210,414,614,714) i drugim segmentem (103,, 211,212,413,613,713).
  4. 43
    43 Cutting tip according to claim . 36, characterized in that the second cermet set has a hardness of at least 88 Rockwell A. 43 .Końcówka taąca według zastz. . 36, znamienna, tym, że diugi zestaw cermetaliczny ma twardość co najmniej 88 Rockwell A.
  5. 44
    A cutting tool with a cermet composite body, comprising an elongated holder, having opposite front and rear ends, and a cutting tip attached to the end of the front holder, the cutting tip comprising a front portion with a surface extending radially outward and rearward along the longitudinal axis, and a rear portion connected to the front part and located behind it along the tip axis, which front part has two segments, the first of which forms the leading surface of the front part and contains the first cermetic set, and the second segment adjacent to the first segment forms the outer surface of the front part and contains the second cermetal set, characterized in that the first cermet set contains the first ceramic component whose grains have a first average size in the range of from about 0.5 pm to about 12 pm, and contains the first binder in an amount of from about 5% to about 10% by weight, and the second cermetic set contains grains with an average size from about 0.5 pm to about 8 pm and contains a second binder in an amount of from about 8% to about 15% by weight, the first binder content being less than the second binder content, and the first size grain is larger than the second grain size and the first cermetic set of the first segment (102.210.414, 614.714), with higher wear resistance, is located inside relative to the second cermetic set of the second segment (103,211,212,413,613,713), with less wear resistance, and is connected to it metallurgically on the boundary surface (104,417, 617, 717), where there is a step change in the binder content between the first segment (102,210,414, 614 , 714) and the second segment (103,211, 212, 413, 613, 713). 44. Narzędzie tnące z korpusem kompozytowym cermetalicznym, zawierające wydłużoną obsadę, posiadającąprzeciwległe końce przedni i tylny oraz końcówkę tnącą przymocowaną do końca przedniego obsady, przy czym końcówka tnąca zawiera część przednią z powierzchnią rozciągającą się promieniowo na zewnątrz i do tyłu wzdłuż osi wzdłużnej oraz część tylną połączona z częściąprzedniąi usytuowanąz tyłu za niąwzdłuż osi końcówki, która to część przednia zawiera dwa segmenty, z których pierwszy tworzy powierzchnię prowadzącąprzedniej części i zawiera pierwszy zestaw cermetaliczny, a drugi segment, przyległy do pierwszego segmentu, tworzy zewnętrzna powierzchnie przedniej części i zawiera drugi zestaw cermetaliczny, znamienne tym, że pierwszy zestaw cermetaliczny zawiera pierwszy składnik ceramiczny, którego ziarna mająpierwszy średni rozmiar w zakresie od około 0,5 pm do około 12 pm, i zawiera pierwsze spoiwo w ilości od około 5% do około 10% wagowych, zaś drugi zestaw cermetaliczny zawiera ziarna o średnim rozmiarze od około 0,5 pm do około 8 pm i zawiera drugie spoiwo w ilości od około 8%o do około 15% wagowych, przy czym zawartość pierwszego spoiwajest mniejsza niż zawartość drugiego spoiwa, a pierwsza wielkość ziarna jest większa niż druga wielkość ziarna i pierwszy zestaw cermetaliczny pierwszego segmentu (102,210,414, 614,714), o większej odporności na zużycie, jest usytuowany wewnątrz względem drugiego zestawu cermetalicznego drugiego segmentu (103,211,212,413,613,713), o mniejszej odporności na zużycie, i jest z nim połączony metalurgicznie na powierzchni granicznej (104,417, 617, 717), na której występuje skokowa zmiana zawartości spoiwa pomiędzy pierwszym segmentem (102,210,414, 614, 714) i drugim segmentem (103,211, 212, 413, 613, 713).