[發明專利]一種硬質合金鋼復合刀具的制造方法

在審

• 申請號: 201910657194.5
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110315159A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 孫湛;張麗霞;馮吉才;耿慧遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/20;B23K35/14;B23K35/16;B23K35/36;B23K35/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種硬質合金鋼復合刀具的制造方法，涉及一種復合刀具的制造方法。目的是解決硬質合金鋼復合刀具制備時接頭殘余應力高和硬質合金的硬度降低的問題。方法：向硬質合金待焊面上的轉移石墨烯，然后在硬質合金待焊面和鋼制刀板待焊面中間放置釬料連接板，然后進行釬焊，釬料連接板由數層BNi₂釬料箔片、1層網狀碳納米管片和1層Cu箔片疊放構成。本發明在硬質合金待焊面轉移石墨烯，在釬焊時能夠抑制硬質合金向釬料中的溶解，避免了硬質合金硬度下降。添加具有低膨脹系數的網狀碳納米管解決了硬質合金側應力大的問題。本發明適用于制備硬質合金鋼復合刀具。

技術領域

本發明涉及一種復合刀具的制造方法。

背景技術

切削加工是木材加工工業生產中最重要的工藝之一，隨著加工技術不斷進步，工件原料的不斷多樣化以及加工設備自動化程度的不斷提高，對切削刀具工藝性能的要求也越來越高。作為木材加工產業大國，開發先進木工切削刀具制作方法，改善刀具工藝性能，對增加木材加工產業科技含量，提升產業核心競爭力具有重要意義。

硬質合金是由硬度極高的難熔金屬碳化物如WC(碳化鎢)等，以Co作為粘結劑燒結制成的粉末冶金制品，其硬度高，耐磨性好，且具有良好的高溫塑性，能耐高達800-1000℃的切削溫度，目前已成為制備木工切削刀具的主要材料。但硬質合金價格較高，且抗彎強度和抗沖擊韌性均較差，為節約成本，提高刀具使用性能，多采用焊接方法以鋼材作為基本制備復合結構產品。

專利CN1439482A公開了一種長薄條形硬質合金木工刀具的焊接方法，該方法采用高頻釬焊連接硬質合金刀條及鋼制刀板，但由于硬質合金與鋼線膨脹系數差異較大，因此焊后接頭殘余應力集中較為嚴重，工作過程中接頭易于發生開裂；該方法選擇了使用溫度較低而價格較高的銀基釬料及黃銅釬料，從而限制了焊后刀具的工作溫度，增加了生產成本；硬質合金中含有一定量的Co，Co與釬料均為金屬且與釬料中的Ni相容性較好，因而容易發生互擴散，最終導致硬質合金在連接過程在中向釬料內部溶解嚴重，繼而導致的硬質合金的硬度降低的問題。如專利CN201310031689.X，專利CN201310031689.X公開了采用一種由多層BNi₂釬料箔片、銅箔片、多層BNi₂釬料箔片組成的釬料連接板實現了硬質合金與鋼的連接，但該方法存在兩方面缺陷，首先是BNi₂釬料與硬質合金界面擴散問題嚴重，直接連接易導致硬質合金溶解劇烈，最終導致硬質合金硬度降低。其次BNi₂釬料與硬質合金間熱膨脹系數差異較大，BNi₂的熱膨脹系數遠高于硬質合金的熱膨脹系數，導致硬質合金側在焊后產生較大殘余壓應力。

專利CN201811101772.9通過墨烯海綿與AgCuTi釬料發生原位反應生成在釬縫中均勻分布的TiC相，由于TiC相具有較低的線膨脹系數和較好的塑性變形能力，故能對釬縫的熱膨脹系數進行調節，細化并增強釬縫基體組織，同時可以通過塑性變形緩解接頭殘余應力。區別點是：本發明數層的石墨烯是轉移到硬質合金待焊面上的且與硬質合金待焊面平行，目的是抑制硬質合金向釬料中的過度溶解；而專利CN201811101772.9是海綿狀的石墨烯，置于兩層釬料之間而不是釬料與焊接對象之間，因此無法抑制硬質合金向釬料中的溶解。專利CN201811101772.9目的僅是與釬料復合并反應降低釬縫中Ti元素的含量、最終達到抑制釬縫中脆性化合物生成，該專利無法解決硬質合金等母材元素向釬縫中溶解的問題。

專利CN201510980623.4利用氧化石墨烯的還原法成功制備了石墨烯/鋁基釬料，從而實現了石墨烯對鋁基釬料的增強效果。專利CN201510980623.4的目的是通過添加石墨烯，增強鋁基釬料的綜合性能，本發明轉移石墨烯的目的是抑制硬質合金向釬縫中的溶解，因此目的不同。專利CN201510980623.4無法解決硬質合金等母材元素向釬縫中溶解的問題。