[發明專利]冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料的制備方法

有效

• 申請號: 201610292129.3
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105950935B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 高治山;吳何洪;楊漢民;徐勇
• 申請（專利權）人: 蘇州新銳合金工具股份有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 王玉國

技術領域

本發明涉及一種冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料及其制備方法，屬于硬質合金技術領域。

背景技術

隨著緊固件行業的快速發展，具有高強度、高硬度、高韌性優點的硬質合金在冷鐓模具領域已逐步代替合金工具鋼被廣泛使用，主要用于直接接觸工件的部位，將硬質合金作為模芯壓入鋼材料外套中，其更耐磨更高效，使用壽命提高十幾至幾十倍。但是隨著緊固件形狀的多樣性以及冷鐓機鐓打速度的提升，要求合金高耐磨性的同時，還要求高的韌性、優良的耐腐蝕和高的紅硬性。通常硬質合金耐磨性和韌性是相矛盾的，合金耐磨性越高，則韌性越差。硬度高時，韌性低，脆性增大，韌性與硬度難以兼顧，經常依靠犧牲其中一項性能才能滿足另一項性能。現有技術生產的硬質合金基本沒有考慮冷鐓成形過程中合金的腐蝕性和紅硬性的問題，因此這些因素均限制了冷鐓成形用硬質合金性能的提高，嚴重影響了產品的廣泛應用。

中國專利CN102220534A公開了“一種強化硬質合金粘結相的方法”，該方法通過在WC-Co或WC-Co-Ni硬質合金中加入占合金中Co或Co+Ni質量分數分布為3～5wt％Cr₃C₂與0.3～0.5wt％的Ln(稀土)，同時對燒結態合金進行包括超固線淬火熱處理、-180℃～-190℃液氮深冷處理以及400℃～450℃中溫回火處理在內的集成后續處理，使合金粘結相產生納米彌散強化效應。中國專利CN1010080664A公開了“一種晶須增韌碳化鎢-鈷基硬 質合金材料及其制備方法”，通過添加碳化鈦晶須，依靠晶須在材料中所起到的裂紋橋聯合偏轉、拔除效應等作用，提高材料韌性的方法。中國專利CN102912205A公開了“一種Sr₂Nb₂O₇增韌WC-8％Co硬質合金復合材料及其制備方法”，通過添加鐵電陶瓷第二項Sr₂Nb₂O₇，依靠其壓電性和鐵電性，增加裂紋擴展阻力，實現合金增韌的方法。中國專利CN103882275A公開了“一種增韌硬質合金及其制備方法”，通過粗、中、細三種粒度的碳化鎢、鈷粉或鈷粉和鎳粉、碳化鉻粉經過球磨、壓制、燒結和油淬，從而達到增韌的效果。上述已公開的專利技術方案均可以在一定程度上實現硬質合金韌性的提高，但都是針對特定應用領域的硬質合金，所表現出的性能主要適用于刀具、礦用、輥環、部分工況的冷鐓模等耐磨零件性能要求。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料及其制備方法，在保證硬質合金耐磨性的前提下，強化粘結相，提高合金的韌性、耐腐性和紅硬性。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料，包含以下重量百分比成分：碳化鎢WC：77～72.4％，鈷Co：22～25％，鎳Ni：0.5～0.8％，碳化鉻Cr₃C₂：0.3～0.8％，WC-TiC-NbC固溶體：0.2～1％。

進一步地，上述的冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料，其中，所述WC-TiC-NbC固溶體的粒度為2～4μm，固溶體中WC:TiC：NbC的質量比為3.5～4.5：2.5～3.5：2.5～3.5。

更進一步地，上述的冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料，其中，所述碳化鎢的粒度為2.5～6.5μm。

更進一步地，上述的冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料，其中，所述鈷的粒度為1～2μm，所述鎳的粒度為1～2μm。

更進一步地，上述的冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料，其中，所述碳化鉻為200目過篩的粉狀。

本發明冷鐓成形緊固件用硬質合金模具材料的制備方法，包括以下步驟：

1)按配比將碳化鎢、鈷、鎳、碳化鉻以及WC-TiC-NbC固溶體放入滾動球磨機內，在濕磨球與混合料配比下，加入濕磨介質和成型劑，球磨10～13小時；

2)將濕磨后的漿料利用噴霧塔進行干燥制粒，噴霧壓力為1～1.3MPa；

3)干燥后的合金粉末進行壓制成型，放入1～6MPa的低壓燒結爐中于1360～1380℃保溫30～60min，燒結爐冷卻至室溫后獲得燒結態合金制品；

4)將燒結態合金在-180℃～-190℃液氮深冷處理，保溫1～2小時，然后在200℃～300℃低溫回火處理，保溫20～30分鐘。