[發明專利]一種雙金屬復合硬質合金顆粒熔鑄工藝及其產品

有效

• 申請號: 201410455186.X
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104148621A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 孫崗
• 申請（專利權）人: 孫崗
• 主分類號: B22D27/20
• 分類號: B22D27/20
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 劉晶婷

技術領域

本發明涉及冶金領域，特別是涉及一種雙金屬復合硬質合金顆粒熔鑄工藝及其制成的破碎機錘頭、襯板、搗固鎬或其它機械設備配件等耐磨雙金屬復合產品。

背景技術

硬質合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，其顯微硬度大于1800kg·mm²，特別是它的高硬度和耐磨特性即使在500℃的溫度下也基本保持不變，甚至在1000℃時仍具有很高的硬度。但是，也由于硬質合金的硬度高，而不宜進行機械加工，所以一般采用機械結合或焊接的方式應用于機械部件中。

采用機械結合的缺陷是，硬質合金與基體材料之間的結合不可靠，在工作中經常出現脫落、斷裂的現象，從而損壞設備，影響零件的使用壽命，造成材料浪費，也提高了設備的維護成本。而焊接結合方式雖能形成表層部分熔合，相對機械結合來說更加牢固、可靠，但是就部分工件例如破碎機錘頭來說，其結合力相對于工作受力來說仍顯不足。

近年來，經鄭州鼎盛工程技術有限公司與西安交大聯合研制，采用在大型錳鋼錘頭中鑲嵌硬質合金預制塊體陶瓷預制芯板的方法，來提高錳鋼錘頭的耐磨性能。然而，對于硬質合金在鑲嵌制造過程中，高溫氧化對碳化物類型和基體材料組織結構的影響以及硬質合金預制塊體的韌性、強度、斷裂、脫落等特點有待研究改進；并且，此技術只適用于鑄造大型錘頭(單重50公斤以上)，且只能以硬質合金預制塊的形式生產，工藝及生產成本較高，缺乏競爭力。

此外，申請人早前采用先將硬質合金柱狀體放在模具內，再澆注基體材料合金溶液的方法，制備雙金屬復合產品，所得產品能夠實現硬質合金材料與基體材料的冶金結合，具有較好的耐磨度。但是，在進一步實踐中申請人逐漸發現，采用這一方案的產品仍會出現硬質合金部分呈塊狀脫落的現象，因而有待進一步加以改進。

由此可見，現有技術中的雙金屬復合工藝及其產品仍存在不足，如何創設一種可進一步加強硬質合金材料與其他金屬材料之間的熔合，避免脫落、分離，提高產品使用壽命，并可進一步提升耐磨度、降低工藝難度和生產成本的新的雙金屬復合硬質合金顆粒熔鑄工藝及其產品，實屬當前本領域的重要改進目標之一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種雙金屬復合硬質合金顆粒熔鑄工藝及其產品，使其進一步加強硬質合金材料與其他基體金屬材料之間的熔合，避免脫落、分離，提高產品使用壽命，并可進一步提升耐磨度、降低工藝難度和生產成本，從而克服現有產品和工藝的不足。

為解決上述技術問題，本發明一種雙金屬復合硬質合金顆粒熔鑄工藝，包括以下步驟：將硬質合金顆粒料放置在模具中；向模具中澆注基體材料合金溶液，澆注溫度至少比基體材料熔點高50℃以上；淬火、冷卻，制得雙金屬復合產品。

作為本發明的一種改進，所述的硬質合金顆粒大小為0.1mm×0.1mm×0.1mm～20mm×20mm×20mm。

所述的澆注溫度至多比基體材料熔點高200℃。

所述的硬質合金顆粒料為球狀體、半球體、規則多面體或不規則多面體形狀。

所述的放入模具中的硬質合金顆粒料的總體積與基體材料的體積比為10～50％。

所述的淬火溫度950-1050℃。

所述的基體材料為鑄鐵或中、低合金鑄鋼。

所述的硬質合金顆粒料均勻放置在模具中與雙金屬復合產品的工作部分表層對應處。

此外，本發明還提供了一種應用上述工藝制造的雙金屬復合硬質合金顆粒熔鑄產品，所述的硬質合金顆粒與基體材料的熔解結合層厚度為0.03～0.5毫米，硬質合金部分硬度為HRC80--90。

所述的產品為破碎機錘頭、襯板、鐵路搗固鎬或機械設備配件。

采用這樣的設計后，本發明采用顆粒狀硬質合金原料，并通過控制高溫氧化對碳化物類型和基體材料組織結構性能的影響，進一步強化了硬質合金材料與基體金屬材料之間的冶金熔合，從而有效避免了硬質合金預制塊體的斷裂、脫落，進一步加強了雙金屬復合產品的強度、韌性和耐磨度，改善了雙金屬復合產品的適應范圍和使用壽命，同時還降低了工藝難度和生產成本，更適于推廣應用。

具體實施方式

本發明雙金屬復合硬質合金顆粒熔鑄工藝具體包括以下步驟：