一種高強韌微晶硬質合金的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種高強韌微晶硬質合金的制造方法，包括配料、球磨、制粒（包含過篩干燥、摻蠟）、壓制和低壓燒結（包含脫蠟預燒）工序，其特征在于：所述的低壓燒結工序過程為：裝料→抽真空→升溫至300-500℃脫蠟預燒→升溫至1100-1300℃保溫→升溫至液相燒結溫度→充Ar加壓→保溫加壓→降壓冷卻→卸料，并通過分析檢驗使得配料計算時碳平衡值為（+0.15~+0.20）%，硬質合金中WC的平均晶粒度達（0.25~0.35）μm。通過本發明所提供的方法，能使制得的硬質合金韌性和耐磨性增加，適用于制造有色金屬切削刀片，對鑄鐵、碳鋼、合金鋼等多種材料耐用度明顯提高，降低工件表面粗糙度和提高刀具切削力。
【專利說明】一種高強韌微晶硬質合金的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種硬質合金，尤其是涉及一種高強韌微晶硬質合金的制造方法。
【背景技術】
[0002]硬質材料是由硬質顆粒及粘結物構成的復合材料，包括硬質合金、鋼結硬質合金、金屬陶瓷等，具有硬度高、強度高、耐磨、韌性好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，硬質合金是以WC、TiC或二者行程復式碳化物為硬質相，以Co、Mo、Ni為粘結相經高溫液相燒結而成，硬質合金刀具、工模具、耐磨零件在機械、冶金、采礦、石油、電子等行業具有廣泛的應用。現代工業的高速生產，日益向著高效率、高精度、高可靠性、高壽命的發展，對硬質合金工模具、刀具及耐磨件綜合性能要求越來越高。硬質合金材料的制造關鍵工序是硬質合金混合料的生產和燒結工序。傳統的硬質合金的制造方法存在粉末和燒結方法缺陷消除困難、混合不均、混合效率低下、最終產品硬度和韌性互相矛盾。
【發明內容】
[0003]針對現有技術改善硬質合金的硬度和韌性兩大相矛盾的性能技術問題，本發明提供一種硬質合金的制造方法，以使得提高硬質合金硬度的同時抗彎強度有明顯提高。
[0004]本發明的技術方案為:一種高強韌微晶硬質合金的制造方法，包括配料、球磨、制粒(包含過篩干燥、摻蠟)、壓制和低壓燒結(包含脫蠟預燒)工序，其特征在于:所述的低壓燒結工序過程為:裝料 度一充Ar加壓一保溫加壓一降壓冷卻一卸料。
[0005]所述的配料工序中，原料包括超細晶粒WC粉、Co粉、VC、B4C, NbC, TaC和Mo2C，所述各組分質量百分比為WC粉83.9~91.2%、Co粉8~12%，VC 0.2%~0.6%、B4C 0.1%~0.5%、NbC
0.1%~0.5%、TaC 0.3%~2.0%、Mo2C 0.1%~0.5%，碳平衡值為(+0.20~+0.25) %。
[0006]所述的球磨工序中，所述原料在稱量后球磨,球磨介質為酒精,粘結劑為石臘,所述球磨工序工序是采用高能行星球磨機球磨，將球磨介質和各個原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎并混合更加均勻，并在一定程度上增加燒結活性。
[0007]所述的制粒工序(包含過篩干燥、摻蠟工序)是采用惰性氣體(N2、Ar)霧化制備的合金粉，由于合金粉末的細化，在過篩干燥過程中容易產生CO或CO2，燒結時影響合金的致密化，不利于合金的力學性能，其中過篩干燥工序采用惰性氣體(N2、Ar)保護合金粉，使合金粉與其他氣體隔開，以防止合金粉產生CO或CO2等不利于合金的力學性能氣體。
[0008]所述的過篩干燥和制粒壓制之間還設有過篩摻蠟工序；所述的制粒壓制和低壓燒結之間還設有脫蠟預燒工序，優選地，所述的制粒壓制和低壓燒結之間還設有半檢加工工序；所述的低壓燒結工序后進一步設有成品加工、成品檢查和包裝入庫工序。
[0009]所述的壓制工序是自動壓制工藝，采用自動壓制成型，得到生坯密度均勻分布的坯體，并且避免壓制過程中所可能造成的二次污染。由于合金粉末的細化，壓制品容易產生CO或CO2，燒結時影響合金的致密化，不利于合金的力學性能，因此，采用惰性氣體(N2、Ar)保護壓制品，使壓制品與其他氣體隔開，以防止壓制品產生CO或CO2等不利于合金的力學性能氣體。
[0010]所述的燒結工序是低壓燒結工藝(包含脫蠟預燒工序)，采用脫蠟預燒和低壓燒結一體爐燒結，是目前硬質材料致密化較為先進的工藝，它可以在較高燒結溫度、液相量較多的狀態下，借助一定氣壓力使被燒結材料完全致密，保證相對密度達到99%以上。
[0011]本發明的有益效果為:用本方法制得的硬質合金耐磨性和韌性增加，適用于制造有色金屬切削刀片，對鑄鐵、碳鋼、合金鋼等多種材料耐用度明顯提高，降低工件表面粗糙度和提高刀具切削力。
【具體實施方式】
[0012]下面對本發明的【具體實施方式】作進一步說明:
本發明制造微晶硬質合金的工序過程分為:配料一球磨一制粒(包含過篩干燥、摻蠟工序)一壓制一低壓燒結(包含脫蠟預燒工序)，本發明中現有的真空燒結方式不同，壓制品所采用的是低壓燒結工藝，是用脫蠟預燒和低壓燒結一體爐燒結，其具體的過程為:裝料一抽真空一升溫至30(T50(rC脫蠟預燒一升溫至1200°C保溫一升溫至液相燒結溫度一充Ar加壓一保溫加壓一降壓冷卻一卸料，同時本發明在配料工序中，原料選用HCP值為(3擴41)KA/m的超細晶粒WC粉，加入8~12%的超細Co粉，并加入重量百分比為0.2%~θ.6%的VC、重量百分比為0.1%~0.5%的B4C、重量百分比為0.1%~0.5%的NbC、重量百分比為0.3%~2.0%的TaC、重量百分比為0.1%~0.5%的Mo2C，并通過分析檢驗使得配料計算時碳平衡值為(+0.15^+0.20) %，硬質合金中WC的平均晶粒度達(0.25、.35) μ m。所述的球磨工序采用高能行星球磨機球磨，將球磨介質和各個原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎并混合更加均勻，并在一定程度 上增加燒結活性。所述的制粒工序(包含過篩干燥、摻蠟工序)，采用惰性氣體(N2、Ar)霧化制備的合金粉，其中過篩干燥工序采用惰性氣體(N2、Ar)保護合金粉。所述的壓制工序是自動壓制工藝，采用自動壓制成型，得到生坯密度均勻分布的坯體，并且避免壓制過程中所可能造成的二次污染，并采用惰性氣體(N2、Ar)保護壓制品。所述的燒結工序采用低壓燒結工藝(包含脫蠟預燒工序)，采用脫蠟預燒和燒結一體爐燒結，是目前硬質材料致密化較為先進的工藝，它可以在較高燒結溫度、液相量較多的狀態下，借助一定氣壓力使被燒結材料完全致密，保證相對密度達到99%以上。
[0013]本發明中在配料工序中，原料選用HCP值為(39~41) KA/m的超細晶粒WC粉，加入8~12%的超細Co粉，并加入重量百分比為0.29Π).6%的VC、重量百分比為0.Ρ/Ο.5%的B4C、重量百分比為0.1%~θ.5%的NbC、重量百分比為0.3%~2.0%的TaC、重量百分比為0.1%~θ.5%的Mo2C，并通過分析檢驗使得配料計算時碳平衡值為(+0.15^+0.20)%，硬質合金中WC的平均晶粒度達(0.25、.35) μ m。添加重量百分比為0.1%~θ.5%的B4C可提高硬質合金耐磨性和抗彎強度。
[0014]表1提供了添加重量百分比為0.3%的B4C前、后材料的性能比較。從表1可以看出，添加重量百分比為0.3%的B4C,硬度增加不明顯，抗彎強度明顯提高。由于碳化硼是一種比碳化鎢還要硬的固體，它本身熔點高，在1000~1100°C條件下VC過渡金屬與碳化硼粉末強烈反應形成金屬硼化物，能增加合金的硬度和韌性。因此，配方組分添加B4C能夠提高硬質合金的綜合性能。
【權利要求】
1.一種高強韌微晶硬質合金的制造方法，包括配料、球磨、制粒(包含過篩干燥、摻蠟)、壓制和低壓燒結(包含脫蠟預燒)工序，其特征在于:所述的低壓燒結工序過程為:裝料一抽真空一升溫至300-50(TC脫蠟預燒一升溫至1100-130(TC保溫一升溫至液相燒結溫度一充Ar加壓一保溫加壓一降壓冷卻一卸料。
2.根據權利要求1所述的高強韌微晶硬質合金的制造方法，其特征在于:所述的配料工序中，原料包括超細晶粒WC粉、Co粉、VC、B4C, NbC, TaC和Mo2C，所述各組分質量百分比為 WC 粉 83.9~91.2%、Co 粉 8~12%，VC 0.2%~0.6%、B4C 0.1%~0.5%、NbC 0.1%~0.5%、TaC.0.3%~2.0%、Mo2C 0.1%~0.5%，碳平衡值為(+0.20~+0.25) %。
3.根據權利要求1所述的高強韌微晶硬質合金的制造方法，其特征在于:所述的球磨工序中，所述原料在稱量后球磨，球磨介質為酒精，粘結劑為石蠟，所述球磨工序工序是采用高能行星球磨機球磨，將球磨介質和各個原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎并混合。
4.根據權利要求1所述的高強韌微晶硬質合金的制造方法，其特征在于:所述的制粒工序(包含過篩干燥、摻蠟工序)是采用惰性氣體(N2、Ar)霧化制備的合金粉。
5.根據權利要求1所述的高強韌微晶硬質合金的制造方法，其特征在于:所述的壓制工序是自動壓制工藝，采用自動壓制成型，得到生坯密度均勻分布的坯體。
6.根據權利要求1所述的高強韌微晶硬質合金的制造方法，其特征在于:所述的燒結工序是低壓燒結工藝(包 含脫蠟預燒工序)，采用脫蠟預燒和低壓燒結一體爐燒結。
【文檔編號】C22C1/04GK104032153SQ201410247383
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】葉惠明, 葉少良, 諸優明 申請人:河源正信硬質合金有限公司