專利名稱：改進(jìn)的圓珠筆筆尖球體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓珠筆，其中使用了一種含有碳化鎢、碳化鈦、鎳、鉬和鉻的硬質(zhì)合金。
某些圓珠筆球體是與水基墨水一起使用。這些墨水具有腐蝕性，因此，圓珠筆球體必須具有抗腐蝕性。最嚴(yán)重的腐蝕狀況發(fā)生在圓珠筆貯備著而球體不被使用時。在該狀況下，由于在球體和基座中存在不同的金屬，裂隙腐蝕和電化銹蝕都可能發(fā)生。從腐蝕的觀點(diǎn)看，球體和基座之間的細(xì)小的空間是不利的，這也正是墨水和圓珠筆外部之間的氧的勢場(potential)差別。這種腐蝕狀況是相當(dāng)復(fù)雜的，如果要想在圓珠筆貯備數(shù)年之后圓珠筆能很好地書寫，球體必須具有好的抗腐蝕性。而且，圓珠筆球體必須具有高的硬度，以便當(dāng)它在基座中旋轉(zhuǎn)時不磨損。球體材料也必須容易在制造過程中磨光，以使它的表面光滑并且使其直徑在很好地控制的公差內(nèi)。因此，對于球體來說，強(qiáng)度和韌性是必要的，以經(jīng)受磨光過程中的壓力。
美國專利3，503，692公開了用作圓珠筆球體材料的WC-Co硬質(zhì)合金或金屬陶瓷。在前者的情況下，使用了亞化學(xué)計(jì)算的碳含量。在后者的情況下，Cr、Ta、Nb、W和Ti的一種或多種碳化物與鎳或鎳合金粘結(jié)料相(binder phase)一起結(jié)合。
美國專利3，746，456公開了一種由在Co、Ni、Cr、Pt和Fe的粘結(jié)料中的WC或TiC組成的圓珠筆球體材料。
一種達(dá)到上述條件的硬質(zhì)合金已經(jīng)制備出來，并且其特征在于該硬質(zhì)合金包含碳化鎢、碳化鈦、鎳、鉬和鉻。硬質(zhì)合金的這種組成確保了好的抗腐蝕性、高的硬度以及耐磨性。這些特性尤其有利于圓珠筆球體的制造，并且有利于用這些材料制成的圓珠筆球體，即使在較長的時間之后，圓珠筆仍具有穩(wěn)定的書寫特性。當(dāng)使用水基墨水時，這種材料尤其適用，因?yàn)樗扔突哂懈g性。


圖1是顯示本發(fā)明的硬質(zhì)合金放大200倍的顯微結(jié)構(gòu)。
圖2是顯示本發(fā)明的硬質(zhì)合金放大1000倍的顯微結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的硬質(zhì)合金由重量百分比為80-90的WC、5-15的TiC和7-10的粘結(jié)料相組成。粘結(jié)料相具有如下的組成，也是重量百分比為40-60、優(yōu)選地為45-55的鎳；小于20、優(yōu)選地為10-18的鉬15-40、優(yōu)選地為30-40的鉻。多達(dá)重量百分比為30的鎳可由鈷所代替。WC的顆粒大小應(yīng)為1-2μm。碳含量應(yīng)當(dāng)降低，并且硬質(zhì)合金應(yīng)包含體積百分比1-10，優(yōu)選地為5-7的η相。η相應(yīng)均勻地分布并具有大約5μm的平均尺寸。該材料應(yīng)具有1870-2000HV的硬度和小于A02的孔隙率。球體的這種組成可確保高的抗腐蝕性。同時已發(fā)現(xiàn)的是，該硬質(zhì)合金能容易地成型為所需尺寸的球體。
根據(jù)本發(fā)明的方法，形成硬的組成物的粉末和形成粘結(jié)料相的粉末混合在一起濕磨、被干燥、壓制成所需形狀的主體并被燒結(jié)。粉末混合物應(yīng)具有這樣的碳含量，以使上述燒結(jié)主體具有η相含量的碳含量。
本發(fā)明也涉及將具有上述組成的硬質(zhì)合金用作圓珠筆的球體。
示例1制備具有重量百分比為下表所示組成的三種硬質(zhì)合金，并且它們的特征在于它們的抗腐蝕性。
樣品 1 2 3本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)WC 83.3 84.18 85.5TiC 8.65 0.910Co 011.112Ni 4 0 0Mo 1.15 0 0
Cr 2.93.32.5dwc，μm 1.20.82.5通過用于模擬上述條件的電化學(xué)試驗(yàn)來研究這些材料在墨水中的抗腐蝕性。這些試驗(yàn)在40℃時在將要測試的墨水中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)裝置由三個電極組成，轉(zhuǎn)動工作電極的尖端用被測試的材料制成。由于某些基座由黃銅制成，某些尖端也用黃銅制成以研究球體和基座之間的電化銹蝕。該系統(tǒng)被穩(wěn)定到自由電位，隨后該系統(tǒng)在1mV/s下被極化并且強(qiáng)度值被記錄下來。材料在墨水中的極化電阻可通過該試驗(yàn)檢測。極化電阻與電流密度成反比。因此，極化電阻越高，材料的抗腐蝕性越高。極化電阻值如下表所示。
Rp(Ω-cm2)牌號墨水n°1墨水n°2本發(fā)明 400 112現(xiàn)有技術(shù) 450 133現(xiàn)有技術(shù)5038從極化曲線可以看出，也可以檢測球體和它的基座之間的電偶合。對于黃銅基座和測試牌號而言，黃銅總是陽極，因此，是黃銅而不是球體將被電偶合所腐蝕。本發(fā)明的硬質(zhì)合金具有好的抗腐蝕性和高的硬度，這在現(xiàn)有技術(shù)是不存在的。
權(quán)利要求
1.一種硬質(zhì)合金圓珠筆球體，其特征在于，它由重量百分比為80-90的WC、5-15的TiC和7-10的粘結(jié)料相組成，粘結(jié)料相具有重量百分比為如下的組成40-60、優(yōu)選地為45-55的鎳；小于20、優(yōu)選地為10-18的鉬；15-40、優(yōu)選地為30-40的鉻。
2.如權(quán)利要求1的硬質(zhì)合金圓珠筆球體，其特征在于，它包含體積百分比為1-10，優(yōu)選地為5-7的η相。
3.將具有如下組成的硬質(zhì)合金用作圓珠筆的球體，其重量百分比為80-90的WC、5-15的TiC和7-10的粘結(jié)料相，粘結(jié)料相也具有重量百分比為如下的組成40-60、優(yōu)選地為45-55的鎳；小于20、優(yōu)選地為10-18的鉬；15-40、優(yōu)選地為30-40的鉻。
4.將具有如下組成的硬質(zhì)合金用作圓珠筆的球體，其重量百分比為80-90的WC、5-15的TiC和7-10的粘結(jié)料相，粘結(jié)料相也具有重量百分比為如下的組成40-60、優(yōu)選地為45-55的鎳；小于20、優(yōu)選地為10-18的鉬；15-40、優(yōu)選地為30-40的鉻，以及該硬質(zhì)合金還包含體積百分比為1-10，優(yōu)選地為5-7的η相。
全文摘要
本發(fā)明涉及含有碳化鎢、碳化鈦、鎳、鉬和鉻的硬質(zhì)合金。該材料的組成確保了好的抗腐蝕性、高的硬度和耐磨性。這些特性尤其有利于圓珠筆球體的制造,并且有利于用這些材料制成的圓珠筆球體,即使在較長的時間之后,圓珠筆仍具有穩(wěn)定的書寫特性。當(dāng)使用水基墨水時,這種材料尤其適用,因?yàn)樗扔突哂懈g性。
文檔編號C22C29/06GK1283236SQ9881253
公開日2001年2月7日 申請日期1998年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者西爾維·奧唐納, 杰爾姆·謝內(nèi), 比約恩·烏勒納斯 申請人:桑德維克公司