[發明專利]硬質合金脫除成型劑工藝中的精確控碳方法

無效

• 申請號: 200810143852.0
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN101435028A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 盧偉民
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 胡 奕

技術領域

本發明涉及硬質合金生產方法，特別涉及硬質合金生產中脫除成型劑的工藝。

背景技術

在現有的硬質合金生產過程中及科研過程中，脫除成型產品中添加的各類成型劑如橡膠、石蠟、高分子化合物SBS、SPB等是一個必不可少的中間關鍵工序。目前脫除工藝有二種：一種是在脫除爐內利用氫氣或利用分解氨(75％氫氣十25％氮氣)作為脫除成型劑的載流及保護氣氛的方法；另一種是在真空燒結爐內，采用真空或真空加氫氣脫除石蠟的方法。前一種方法在許多硬質合金工廠中被普遍采用，由于采用氫氣或分解氨氣體，在脫除成型劑的過程中，氫總是具有較強的脫碳作用，這使得爐內產品的控碳非常困難，時間長短基本上是根據經驗來控制的。這樣，同一爐脫除成型劑后的產品的碳含量根本達不到一致，爐內上、中、下、左、右層都有較大差別，經常發生2～10％碳含量偏低或偏高的現象，使得合金性能偏差很大，合格率下降。甚至還出現整爐產品嚴重滲碳或脫碳的嚴重結果，使得整爐產品報廢。

硬質合金碳含量的控制是關鍵中的關鍵，現代硬質合金理論告訴我們，只要做到低碳側控碳或者高碳側控碳，就能做出高質量硬質合金。但是，目前用氫氣或分解氨氣的脫除爐，基本上做不到這一點。因此，在硬質合金的生產工藝中，脫除成型劑工藝中的控碳問題急待解決。

發明內容

本發明的目的在于解決現有硬質合金生產脫除成型劑過程中控碳困難的問題，提供一種能實現對整爐產品精確控碳的方法。

本發明的技術方案為：將天然氣與氫氣、或天然氣與分解氨混合，作為脫除成型劑的載流及保護氣氛，代替現有單純以氫氣(或分解氨)，用于硬質合金脫除成型劑工藝。隨著脫除成型劑工藝中溫度的逐漸升高，天然氣與氫氣(或分解氨)的混合比例按體積比在5～0.2：1之間適當調整，當溫度較低時，天然氣與氫氣(或分解氨)的混合比例按體積比為5：1，當脫除溫度升高時，逐漸減少天然氣，增加氫氣。根據壓坯的原始碳含量，通過增加或減少天然氣與氫氣(或分解氨)的比例，可以實現對整爐產品的精確控碳。對不同牌號的硬質合金，在脫除成型劑的不同的溫度階段，天然氣與氫氣(或分解氨)的混合比例可以通過數次試驗調節獲得。

在360℃以上的階段，天然氣與氫氣(或分解氨)在0.2～5:1體積比的范圍內，通過加大天然氣與氫氣(或分解氨)的比例，可實現增碳；通過減少天然氣與氫氣(或分解氨)的比例，可實現減碳，從而對碳偏低或偏高的壓坯進行精確控碳。

現有生產中，用氫或分解氨氣爐中進行脫除成型劑，由于氫具有較強的脫碳作用，這使得爐內產品的控碳非常困難，而發明人經過摸索發現，用天然氣與氫氣(或分解氨)混合，通過調節天然氣與氫氣(或分解氨)的比例，則能使之成為減碳氣氛、中性氣氛或滲碳氣氛。并且，天然氣除主要成分甲烷外，還含有乙烷、丙烷、丁烷等氣體，實驗表明比起純甲烷，天然氣的活性要大得多。因此，與現有技術相比，采用本發明的天然氣與氫氣作為脫除成型劑的載流及保護氣氛，能實現對硬質合金兩相區內低碳側控碳或高碳側控碳的超精確控碳，從而告別依靠人為經驗生產，大大提高硬質合金質量和生產率。并且，管道天然氣作為工業用途價格遠遠低于氫氣或分解氨或甲烷，因此非常適合生產，性能好，生產成本大大降低。

具體實施方式

實施例1

如表1所示，采用天然氣加氫氣作為脫除成型劑的載流及保護氣氛，對壓坯牌號為WC-8％Co，型號為ZQ14*15的合金按表1的升溫和保溫步驟進行成型劑脫除。表1中顯示了脫除工藝中各溫度階段天然氣與氫氣的對應比例，以及脫除成型劑后壓坯的碳分析結果。為避免舟皿帶來的干擾，本實施例采用板式舟，讓氣體完全從產品周身流過。天然氣通過分子篩過濾后使用。

實施例1說明在對應各溫度階段只要天然氣和氫氣比例合適，碳分析結果非常好。

表1?實施例1脫除成型劑工藝及壓坯抽查碳分析結果

實施例2

基本工藝和壓坯同表1，不同的是630℃升到后由恒溫60分鐘改為恒溫120分鐘，抽查壓坯碳分析結果為5.68，5.67，5.65，5.68，5.65，5.67。實施例2說明，盡管延長60min，碳含量基本不變。而現有生產中，用氫或分解氨氣進行脫除成型劑，630℃溫度下恒溫60min后，恒溫時間每延長20min，碳含量大幅降低。

實施例3

工藝和壓坯同表1。在460℃后，天然氣與氫氣比例由為0.71～0.78：1，最后抽查壓坯碳分析結果如表2所示。

表2?實施例3脫除成型劑工藝及壓坯抽查碳分析結果