[發明專利]一種耐磨損耐腐蝕超細硬質合金的燒結方法

在審

• 申請號: 202110610365.6
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113322389A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 傅上;龍寧華;曾瑞霖
• 申請（專利權）人: 株洲硬質合金集團有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08;B22F1/00;B22F3/10;B22F9/04
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務所(普通合伙) 43105
• 代理人: 肖美哲

本發明公開了一種耐磨損耐腐蝕超細硬質合金的燒結方法，包括將碳化鎢粉、鈷粉、成型劑和抑制劑經濕磨、噴霧干燥后成型制成壓坯的步驟；將壓坯在340?450℃氫氣氣氛脫去成型劑的步驟；和對壓坯進行三步燒結的步驟，第一步以5?10℃/m i n的升溫速率，在真空條件下升溫至1200?1300℃，然后保溫；第二步以2?2.5℃/mi n的升溫速率，并在保護氣體中升溫至1350?1450℃，第三步在保護氣體最大壓力下燒結，然后釋放保護氣體冷卻，即得超細硬質合金；采用本發明的燒結方法，可以降低產品微觀缺陷，增強超細硬質合金的耐磨損耐腐蝕特性，提升超細硬質合金產品的服役壽命，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體地，涉及一種耐磨損耐腐蝕超細硬質合金的燒結方法。

背景技術

超細硬質合金材料因具備優良的硬度、抗彎強度和斷裂韌性等綜合力學性能，于是在切削刀具、鉆具以及耐磨零件上得到廣泛應用。隨著近年來電子行業、航空航天行業、新能源和家居行業的快速發展，超細硬質合金的實際應用場合出現了新特點：(1)被加工材料是由金屬和有機材料構成的復合材料，這種復合材料會在加工過程中釋放腐蝕性的有機酸或有機堿；(2)要求高效加工，加工速度大，進給量高；(3)加工過程中無冷卻介質，加工溫度變化劇烈。這些特點要求超細硬質合金工具需要同時具備優異的耐腐蝕和耐磨損特性。目前改善硬質合金的方式有采用晶粒度小于1.0μm的碳化鎢粉作為原料以及在原材料中添加耐腐蝕的第二相物質，例如碳化釩、碳化鉻、碳化鉭等，來提高硬質合金的硬度和耐腐蝕特性，以滿足實際需求。

從材料科學的角度上看，要使得硬質合金具備良好的耐磨損和耐腐蝕特性，需要硬質合金中粘結相分布均勻，不存在微觀孔隙。這樣的組織結構在溫度劇烈變化以及高速加工過程中產生的高應力條件下，才不會發生局部應力集中，不會造成界面結構破壞；同時加工過程中產生的腐蝕介質也難以侵蝕界面以及基體結構，不會造成硬質相與基體剝離開來。而實現這一點有效的方法是添加晶粒抑制劑和采用先進的燒結方式，目前，晶粒抑制劑效果最為突出的為碳化釩和碳化鉻，其中碳化鉻與鈷的共晶溫度較低，并且在粘結相內有很高的溶解度，所以其對鈷相有良好的固溶強化作用，增強碳化鎢和鈷相的界面結合能力；同時，燒結工序在制備硬質合金的過程中影響非常大，進入碳化鎢-鈷硬質合金的液相燒結溫度區間后，在壓力作用下鈷相的蒸發現象將不明顯，保證鈷相結構均勻，不發生明顯偏析，即不會出現鈷池。

盡管現行的硬質合金燒結工藝主要為低壓壓力燒結，如中國專利CN106513670B公開的一種超細硬質合金的燒結方法和中國專利CN111378886A公開的一種超細晶硬質合金及其制備方法，其保護氣體最大壓力僅僅在燒結溫度1400-1500℃的高溫條件下才保持，在升溫過程中仍然是真空狀態，盡管上述方法都考慮了低壓壓力燒結工藝，但達到硬質合金共晶溫度1320℃附近時，液相出現后燒結體組織調控方式缺失，容易出現細小孔隙，同時導致硬質合金燒結體內出現鈷偏析現象，最終影響各工況中硬質合金工件的服役壽命。

因此以上專利所發明的燒結方法中，均是采用高溫低壓壓力燒結，而且都沒有提及如何控制出現液相后超細硬質合金中微觀孔隙，也沒有方案去解決液相燒結中出現的鈷池缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐磨損耐腐蝕超細硬質合金的燒結方法，解決了現有技術中存在的硬質合金壓坯燒結過程中的微觀孔隙和鈷偏析缺陷的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種耐磨損耐腐蝕超細硬質合金的燒結方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：將碳化鎢粉、鈷粉、成型劑和抑制劑經濕磨、噴霧干燥后，模壓成型得到硬質合金壓坯；

步驟S2：將碳化鎢粉、鈷粉、成型劑和抑制劑制成的硬質合金壓坯放入燒結爐中，在非氧化性氣氛中，由室溫升溫至340-450℃并保溫280-360min，脫除成型劑；