[發明專利]一種帶內孔的納米晶硬質合金棒材及其制備方法

有效

• 申請號: 201811233774.3
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109365821B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 謝興鋮;曹瑞軍
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;C22C1/10;B22F1/00;B22F3/10;B22F5/00;C22C1/05;C22C29/06;C22C29/08;B24C1/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明公開了屬于耐磨零件制備技術領域的一種帶內孔的納米晶硬質合金棒材及其制備方法。所述硬質合金棒材是按照下述重量份原料制備的：混合粉末90.5～92.5％，成型劑7.5～9.5％。其中混合粉末包含WC粉98.50～99.65％、Co粉0～0.8％、晶粒抑制劑0.35％～0.75％；其中成型劑由聚乙二醇、低分子聚合物和高分子聚合物組成。所述硬質合金棒材的具體制備方法包括球磨、混煉、制粒、注射成形、脫脂和燒結等工藝。所制備的硬質合金棒材的WC平均晶粒度為0.1～0.3μm，密度為15.30～15.45g·cm^?3，HV₁₀≥2500，抗彎強度≥1000N·cm^?2，具有耐磨性能優異、產品一致性好、成品率高、生產成本低的特點，特別適用于水刀砂管。

技術領域

本發明屬于耐磨零件制備技術領域，特別涉及一種帶內孔的納米晶硬質合金棒材及其制備方法。

背景技術

高壓水射流切割又稱水刀切割，是近十年來快速發展的一種新型冷態制造新工藝。水刀切割通過超高壓發生器將水加壓到200～420MPa，通過一個專用的切割噴頭在極細的小孔中約800～1000m/s噴出。水刀切割可以多種材料(鋼、鈦、合金、陶瓷、石材、玻璃等)進行圖案式一次性切割加工，不僅材料無熱效應，而且整個加工過程安全、環保、成本低、效率高。其中，帶內孔的水射流噴嘴(水刀砂管)是超音速噴射和水射流約束的關鍵部件，其內孔孔道承受高壓水流的沖刷、固體顆粒的高速磨損以及高速噴射氣蝕等多重作用，故易磨損，對水刀砂管的強度、硬度和耐磨性要求非常高。

粉末注射成形可以實現形狀復雜零件的近凈成形，如外部切槽、外螺紋、錐形內表面和外表面、內孔、交叉孔和盲孔等，與模壓-燒結工藝相比，具有成品率高、生產效率高、后續工序少、生產成本低的優勢。納米晶硬質合金注射成形過程中，由于喂料的密度大、強度低、致密度低、團聚嚴重、流動性差，其粘結劑配置、原料流變性、喂料均勻性、注射參數選擇、脫脂完整性和燒結致密化等工藝存在許多困難，實現納米晶硬質合金的注射成形具有重要意義。

因此，本發明采用聚乙二醇(PEG)水基粘結劑體系，通過近凈成形制備帶內孔的納米晶硬質合金棒材，進一步提高砂管材料性能，降低生產成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶內孔的納米晶硬質合金棒材及其制備方法，其特征在于，所述硬質合金棒材的化學成分按重量百分比計為：混合粉末90.5～92.5％，成型劑7.5～9.5％。

其中混合粉末為WC粉98.50～99.65％、Co粉0～0.8％、晶粒抑制劑0.35％～0.75％。

其中成型劑為聚乙二醇63～78％、低分子耦合劑2～8％和高分子聚合物20～30％。

其中WC粉的費氏粒度為0.2～0.4μm，Co粉的費氏粒度為1.0μm。

其中晶粒抑制劑為TaC、VC、Cr₃C₂、B₄C、TiC、ZrC中的一種或多種。

其中聚乙二醇25％PEG1000+25％PEG2000+25％PEG4000+25％PEG8000。

其中低分子耦合劑為硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂、鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或多種。

其中高分子聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、苯氧樹脂、水性聚酯樹脂中的一種或多種。

所述硬質合金棒材的WC平均晶粒度為0.1～0.3μm，密度為15.30～15.45g·cm^-3，HV₁₀≥2500，抗彎強度≥1000N·cm^-2。

所述的硬質合金棒材的制備方法，具體包括以下步驟：