[發明專利]含氮硬質合金制造工藝

有效

• 申請號: 201310051582.1
• 申請日: 2013-02-17
• 公開（公告）號: CN103993214A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 傅朝坤
• 申請（專利權）人: 四川坤天硬質合金有限責任公司
• 主分類號: C22C29/02
• 分類號: C22C29/02;C22C29/04;C22C1/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本發明涉及一種硬質合金加工工藝，尤其涉及一種含氮硬質合金制造工藝。

背景技術

在硬質合金材料中，含鉭硬質合金具有極其優越的物理學性能，一直在工具材料中占主導地位。但由于資源稀少，而且是一種很重要的戰略資源，價格不斷上漲。目前達到2700元/KG。為了節省資源，尋找TaC的替代物是硬質合金行業長期不遺余力的課題，國內同行一直在尋找替代品。作為重要研究課題，用TiN全部或部分取代TaC是很重要的研究方向之一。TiN資源豐富，價格低廉。日本在這方面做了大量工作，據稱含氮的硬著合金，其結構特征，抗彎強度及抗氧化性與含TaC的合金相當甚至更優。但由于TiN在高溫下要分解，而且與合金中粘結劑金屬鈷的潤濕性差，準確控制N含量，降低合金孔隙度是十分困難的，其批量工業生產難度很大，而且必須借助于昂貴的熱等靜壓設備來完成，沒有形成批量化生產的能力和條件。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種含氮硬質合金制造工藝，不但不需要昂貴的熱等靜壓設備，而且合金性能優于用熱等靜壓工藝生產的合金產品性能，在硬質合金燒結過程中，抑制了TiN的分解，同時Co對WC有良好的潤濕性，極大的降低了合金的孔隙度，提高了合金強度，改善了合金力學性能，大大節約了成本，可以實現批量化生產，具有很好的實用性。

本發明的技術方案是：一種含氮硬質合金制造工藝，采用W、TiC、N₂為原料，經充分混合均勻后，在高溫下發生如下反應：

2W+C+TiC+N—→2WC+TiN

W奪取TiC中的C生成WC，游離Ti與N生成TiN，組成TiCN固溶體，WC溶解在TiCN固溶體顆粒表面，將該固溶體制成固溶體粉，再將所述固溶體粉加入WC和Co，制成合金。

作為優選，制備固溶體粉的具體工藝步驟為：

（1）將W和TiC在混合器內進行充分混合均勻，然后將其放入石墨舟皿中壓緊；

（2）將經過步驟（1）處理過的原料放入燒結爐中，在真空中加熱至1400℃，保溫30分鐘，使W生成WC，然后繼續升溫到1550℃，充入N₂氣，保溫3小時以上，使TiC生成TiCN固溶體，同時，使WC溶解在TiCN固溶體顆粒表面，冷卻后，在球磨機中破碎，破碎粉末經40目篩網過篩，完成固溶體粉的制備。

作為優選，所述混合器為球磨機，W和TiC在球磨機內混料1-3小時。

作為優選，將固溶體粉制成合金的具體步驟為：

（1）取10%（重量）的固溶體粉、80%（重量）的WC和10%（重量）的Co制成配料100KG，在球磨機中濕磨10-20小時；

（2）將步驟（1）中制成的料漿經320目過篩后，干燥和制粒，然后壓制成型，壓坯經1450℃真空燒結得到合金。

作為優選，所述制粒溫度控制在30℃。

作為優選，還包括鑒定步驟，制粒后壓制鑒定塊，將鑒定塊經1300℃-1550℃燒結，然后對鑒定塊進行鑒定，鑒定項目包括硬度、孔空隙度、抗彎強度、密度和沖擊試驗。

作為優選，壓坯經1450℃真空燒結后進行檢驗，然后制成合金坯件。

本發明的有益效果是：傳統的生產固溶體工藝有兩種，一種是以TiO₂、WC以及碳黑為原料，高溫碳化。一旦有TiC生成，即生成TiWC固溶體。另一種是TiO₂、W、C為原料，由于WC生成溫度低，所以首先生成WC，在更高的溫度下，TiC生成。先生成的WC也將立即溶解到TiC中。如果碳化不充分，往往芯部是富WC，而外表富TiC。這種結構的固溶體，Co的潤濕性差。