[發明專利]一種基于液態氮冷卻的硬質合金成型方法

在審

• 申請號: 201811248957.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109385548A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 曾廣勝
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08;C22C1/10;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/24
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 肖宇揚

本發明公開了一種基于液態氮冷卻的硬質合金成型方法，包括：球磨、干燥、壓制成型、燒結及冷卻，所述冷卻包括噴淋液態氮于經燒結完成的硬質合金表面，壓力保持在0.2～0.7Mpa，具體包括以下步驟：當溫度大于1500℃時，單位面積噴淋速度為500～800ml/min；當溫度為1200～1500℃時，單位面積噴淋速度為400～500ml/min；當溫度為750～1200℃時，單位面積噴淋速度為300～400ml/min；當溫度為500～750℃時，單位面積噴淋速度為200～300ml/min；當溫度小于500℃時，停止噴淋，硬質合金自然冷卻，本發明通過控制不同溫度段的冷卻速度，達到控制結晶，改善硬質合金強度問題，并能夠更好地解決硬質合金的硬度與強度，耐磨性和韌性及抗疲勞性之間存在的矛盾。

技術領域

本發明屬于硬質合金領域，具體涉及一種基于液態氮冷卻的硬質合金成型方法。

背景技術

硬質合金是一種以難熔金屬化合物為基體，以鐵族金屬作為粘接劑，用粉末冶金方法制造的一種材料，由于這種材料在常溫和高溫條件下均具有高的硬度、高的機械強度和彈性模數，以及良好的化學穩定性和耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗氧化等優點，使它在現代工具材料、耐磨材料、耐腐蝕和耐高溫材料等方面占據著重要地位。但是，由于硬質合金是難熔金屬化合物和粘接相金屬的統一體，難熔化合物硬而脆，粘接相金屬軟而韌，在這個統一體中難熔化合物和粘接相金屬含量關系反映在性能上就是合金的硬度、耐磨性與合金的韌性、機械強度及抗疲勞性間此消彼長的關系：即合金的硬度與強度，耐磨性和韌性及抗疲勞性之間存在尖銳的矛盾。

硬質合金燒結過程中，高溫階段的金屬粘結相(如Co)蒸發，冷卻后會在硬質合金表面形成金屬粘結相層薄膜，而硬質合金表面的這種粘結相層薄膜降低了基體與CVD或PVD涂層的結合力，現有技術中，硬質合金表面的粘結相層通常通過機械噴砂等方法去除，但去除硬質合金表面的粘結相層以后，硬質合金刀片的外表面的粘結相含量幾乎只有中心部位的50％，這種情況下的硬質合金刀片的強度就變差。

試驗證明，在冷卻階段，從燒結溫度開始冷卻，鈷一直在析出，當溫度下降到1200℃時，粘結相鈷幾乎停止析出，鈷析出的多少跟冷卻時間關系較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于液態氮冷卻的硬質合金成型方法，通過控制不同溫度段的冷卻速度，達到控制結晶，改善硬質合金強度問題，并能夠更好地解決硬質合金的硬度與強度，耐磨性和韌性及抗疲勞性之間存在的矛盾。

本發明為了解決現有技術問題所采用的技術方案如下：

提供一種基于液態氮冷卻的硬質合金成型方法，包括：

球磨、干燥、壓制成型、燒結及冷卻，所述冷卻包括噴淋液態氮于經燒結完成的硬質合金表面，壓力保持在0.2～0.7Mpa，具體包括以下步驟：

當溫度大于1500℃時，單位面積噴淋速度為500～800ml/min；

當溫度為1200～1500℃時，單位面積噴淋速度為400～500ml/min；

當溫度為750～1200℃時，單位面積噴淋速度為300～400ml/min；

當溫度為500～750℃時，單位面積噴淋速度為200～300ml/min；

當溫度小于500℃時，停止噴淋，硬質合金自然冷卻。

進一步地，所述冷卻過程中，控制液態氮不同溫度進行冷卻，溫度控制在-37～-50℃。

進一步地，所述球磨過程中，所述球磨時間為1～3h。

進一步地，所述燒結溫度分別達到300～310、600～610、1000～1100℃時，保溫25～30min，當燒結溫度達到1500～1550℃時，經過50～60min降溫至1150～1200℃繼續加熱至1500～1550℃并保溫55～60min。