[發(fā)明專利]一種超粗硬質(zhì)合金的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710046649.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106636836A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付磊;陳渝;劉為平;張應(yīng)遷;林莉;李明田;謝文玲;羅云蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川理工學(xué)院;自貢志成硬質(zhì)合金有限公司
• 主分類號(hào): C22C29/08
• 分類號(hào): C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)51220
• 代理人: 廖慧敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金的制備方法，具體涉及一種超粗硬質(zhì)合金的制備方法。

背景技術(shù)

超粗晶粒度的硬質(zhì)合金市場(chǎng)需求量大，可替代相關(guān)使用領(lǐng)域的進(jìn)口產(chǎn)品，可滿足國(guó)內(nèi)客戶對(duì)此類產(chǎn)品的需求，應(yīng)用領(lǐng)域更廣，售價(jià)更高，效益更好。制備的低鈷硬質(zhì)合金用于生產(chǎn)筑路齒，高鈷硬質(zhì)合金用于生產(chǎn)截煤齒，根據(jù)采煤機(jī)械的大小和截煤齒尺寸的不同選擇不同的材質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)中，化學(xué)包覆法和納米粉末溶解法是超粗晶WC-Co硬質(zhì)合金制備的主要方法，但現(xiàn)有方法均存在制備復(fù)雜，成本投入大等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有技術(shù)中超粗晶硬質(zhì)合金的制備方法均存在工藝復(fù)雜的問(wèn)題，目的在于提供解決上述問(wèn)題的一種超粗硬質(zhì)合金的制備方法。

本發(fā)明中，該超粗晶硬質(zhì)合金的研發(fā)，是將原來(lái)鈷(Co)10％的普通粗顆粒(WC晶粒度2.4μm左右)，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，研制成同牌號(hào)(合金成份基本未變)的超粗合金(WC晶粒度4.0-5.5μm，其相關(guān)性能參數(shù)接近維特根公司生產(chǎn)的同種型號(hào)的產(chǎn)品。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種超粗硬質(zhì)合金的制備方法，包括：

向固體原料中加入濕磨介質(zhì)進(jìn)行混合濕磨，濕磨的研磨體采用柱狀的合金棒，濕磨后進(jìn)行干燥制成平均粒徑為3.0～5.0μm的混合料；所述固體原料包括成型劑、粒徑為1～2μm的鈷粉和粒徑為12～20μm的超粗碳化鎢；

將混合料壓制成壓坯，壓坯燒結(jié)后，再經(jīng)過(guò)低壓以及表面處理后即可制成超粗晶WC-Co硬質(zhì)合金。

本發(fā)明通過(guò)上述工藝參數(shù)的優(yōu)化，能有效制備出較大晶粒度的合金，尤其是原料的優(yōu)化選擇以及柱狀的合金棒的優(yōu)化選擇，能有效增加制成的超粗晶WC-Co硬質(zhì)合金的晶粒度，將原有晶粒度為2.4μm提高到4.0～5.5μm，進(jìn)而有效使硬質(zhì)合金的強(qiáng)度、抗沖擊性能增加，效果十分顯著。

進(jìn)一步，所述研磨體與固體原料的質(zhì)量比為1～2.5:1，優(yōu)選為1.5～2:1；柱狀的合金棒的直徑為10mm，柱狀的合金棒的長(zhǎng)度為18mm。所述濕磨介質(zhì)為無(wú)水酒精，無(wú)水酒精的加入量為0.2～0.3L/Kg。所述濕磨時(shí)間為10～21h；優(yōu)選為10～15h。

通過(guò)上述條件的優(yōu)化，不僅僅能有效減少WC晶粒破碎，使制備出的硬質(zhì)合金的晶粒度大于5.0，進(jìn)一步增加硬質(zhì)合金的強(qiáng)度、抗沖擊性能。并且，通過(guò)上述條件的優(yōu)化組合，還能有效減少濕磨時(shí)間、濕磨介質(zhì)投入量、研磨體加入量、原材料的投入成本；即，將原有的10～21h的研磨時(shí)間減少到現(xiàn)有的10～15h，將濕磨介質(zhì)的投入量從原有的0.3mL/Kg～0.4mL/Kg下調(diào)到0.2～0.3L/Kg，將研磨體的加入量從原有的4:1左右調(diào)整為1.5～2:1。

并且，通過(guò)上述條件的優(yōu)化后還能有效降低鈷的含量，即，鈷含量略有下調(diào)，WC的比例略有上升，因?yàn)殁挼膬r(jià)格目前比WC價(jià)格更高(高出30％以上)，鈷含量的降低，使得合金中的原料成本略有下降。但由于合金的晶粒度長(zhǎng)粗，合金強(qiáng)度增加，因此，合金的抗沖擊性能反而更好。因而，通過(guò)本發(fā)明工藝的優(yōu)化，能達(dá)到：降成本，提高質(zhì)量的雙重效果，效果十分顯著。

優(yōu)選地，所述鈷粉占固體原料總重量的7～13wt％。所述成型劑為石蠟，石蠟占鈷粉和超粗碳化鎢總重量的1～2.5wt％。

更進(jìn)一步，所述混合料先過(guò)200～500目篩網(wǎng)，再放入制粒機(jī)中制粒，最后在壓機(jī)中壓制成壓坯，壓制時(shí)的壓力為60～95MPa。同時(shí)，本發(fā)明中壓機(jī)上的模具采用合金材料構(gòu)成，該模具的收縮系數(shù)為1.23～1.26。在粉末壓制行業(yè)，因?yàn)閴褐频漠a(chǎn)品有一定的收縮性，因而模具一般比樣胚設(shè)計(jì)尺寸大。該模具的收縮系數(shù)的介紹記載在陳楚軒老先生編著的《硬質(zhì)合金質(zhì)量控制原理》一書的壓制成型部分。

本發(fā)明中模具的收縮系數(shù)由原來(lái)的1.21相應(yīng)的調(diào)整為1.23～1.26之間，并且模具材質(zhì)由原來(lái)的鋼模相應(yīng)調(diào)整為合金模具。通過(guò)上述模具的收縮系數(shù)、模具材料組成的調(diào)整以及制粒的前處理工藝，有效解決超粗晶混合料流動(dòng)性差及成型困難等問(wèn)題，確保產(chǎn)品毛胚不分層、無(wú)裂紋、不出現(xiàn)未壓好等現(xiàn)象，同時(shí)，大大延長(zhǎng)了模具的使用壽命。

本發(fā)明同時(shí)優(yōu)化了壓坯燒結(jié)時(shí)的燒結(jié)過(guò)程，具體過(guò)程為：

首先進(jìn)行高溫真空燒結(jié)：將壓坯在350～450℃條件下保溫，退去成型劑并脫氧脫氣，再將燒結(jié)溫度增加至1450～1550℃，保溫一小時(shí)，冷卻至常溫；然后再進(jìn)行低壓燒結(jié)：升溫至1150～1250℃，加壓45～55公斤，邊加壓邊升溫至1350～1450℃，保溫保壓一小時(shí)，最后冷卻至常溫即可。