[發明專利]一種多齒頭硬質合金復合柱齒及其制備方法

有效

• 申請號: 202010570756.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111451510B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 徐純芳;黃慶明;羅蒙;楊漢民;余立新
• 申請（專利權）人: 蘇州新銳合金工具股份有限公司
• 主分類號: B22F5/00
• 分類號: B22F5/00;B22F1/00;B22F3/22;B22F7/06;C22C29/08;E21B10/46
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡

1.一種多齒頭硬質合金復合柱齒的制備方法，其特征在于：將硬質合金復合柱齒在高度方向上設計成齒頭部和齒身部，所述齒頭部包括2~3個齒頭（2），所述齒頭（2）呈軸對稱分布，所述齒身部包括一個齒身（3）；所述制備方法包括以下步驟：

步驟一.制備齒身（3）原料和齒頭（2）原料；

所述齒身（3）包括以下重量含量的組分：4~16wt%的鈷粉、1~3wt%的石蠟成型劑或聚乙二醇成型劑，余量為常規碳化鎢粉；按重量含量稱取各組分，再進行濕磨、干燥制粒處理得所述齒身（3）原料；

所述齒頭（2）包括以下重量含量的組分：10~20wt%的碳化后的球形鑄造碳化鎢顆粒、1~7wt%的蠟基復合成型劑，余量為所述齒身（3）原料；按重量含量稱取各組分，先置于捏合機中進行捏合處理，控制捏合溫度為40~100℃，捏合時間為0.5~4h，捏合機轉速為25~50rpm；再冷卻制粒，得所述齒頭（2）原料；

其中，所述碳化后的球形鑄造碳化鎢顆粒由球形鑄造碳化鎢顆粒在1300~1700℃下進行滲碳處理，再用有機溶劑清洗干燥制得；所述碳化后的球形鑄造碳化鎢顆粒的球面碳化生成1~10μm厚的碳化鎢層，內部未被碳化仍為碳化鎢和碳化二鎢的共晶組織；蠟基復合成型劑包括以下重量含量的組分：65~90wt%的微晶蠟、8~33wt%的聚乙烯醇縮丁醛和聚乙烯蠟混合物、1~5wt%的三乙醇胺油酸酯；

步驟二.將所述齒頭（2）原料和齒身（3）原料，通過共注射成型方法分別注入模具，獲得復合結構的柱齒軟坯；包括以下步驟：先利用共注射成形機將齒頭（2）原料分別注射到每個齒頭（2）模具腔，每個齒頭（2）模具均具有入料口，再將齒身（3）原料注射到齒身（3）模具腔；控制喂料溫度90~150℃，注射壓力為100~200MPa，保壓壓力為110~150MPa；再在90~150℃溫度下進行催化脫脂處理，脫除成型劑；

步驟三.在惰性氣體氣氛下，對步驟二制得的復合結構的柱齒軟坯進行高溫低壓燒結，控制所述惰性氣體壓力為1~10MPa，燒結溫度為1350~1450℃，保溫時間為30~120min，所述齒頭（2）和齒身（3）的結合界面發生冶金反應，形成過渡層（4），該過渡層（4）的厚度為10~100μm，齒頭（2）和齒身（3）一體成型得多齒頭硬質合金復合柱齒；

所述多齒頭硬質合金復合柱齒中鈷含量呈梯度分布，齒頭（2）的鈷含量最低，過渡層（4）其次，齒身（3）的鈷含量最高；所述多齒頭硬質合金復合柱齒的齒頭（2）中碳化后的球形鑄造碳化鎢的形貌仍呈球形。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述常規碳化鎢粉的粒度為1~10μm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：碳化前的球形鑄造碳化鎢顆粒的粒度為20~150μm，顯微硬度HV0.13000。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述齒頭（2）包括以下重量含量的組分：20wt%的碳化后的球形鑄造碳化鎢顆粒、5wt%的蠟基復合成型劑，余量為齒身（3）原料，該齒身（3）原料的鈷含量為8wt%。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述蠟基復合成型劑包括以下重量含量的組分：70wt%的微晶蠟、28wt%的聚乙烯醇縮丁醛和聚乙烯蠟混合物、2wt%的三乙醇胺油酸酯；其中聚乙烯醇縮丁醛和聚乙烯蠟混合物包括50wt%的聚乙烯醇縮丁醛和50wt%的聚乙烯蠟。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：選用共注射成型處理方法制備復合結構的柱齒軟坯，控制喂料溫度110℃，注射壓力為150MPa，保壓壓力為120MPa，保壓時間為2~4s；再在100℃溫度下進行催化脫脂處理，脫除成型劑。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟三在氬氣氣氛下，對步驟二制得的復合結構的柱齒軟坯進行高溫低壓燒結，控制氬氣壓力為5MPa，燒結溫度為1450℃，保溫時間為60min。

8.根據權利要求1~7中任意一項所述制備方法制備得到的多齒頭硬質合金復合柱齒。