一种高强韧微晶硬质合金的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强韧微晶硬质合金的制造方法，包括配料、球磨、制粒（包含过筛干燥、掺蜡）、压制和低压烧结（包含脱蜡预烧）工序，其特征在于：所述的低压烧结工序过程为：装料→抽真空→升温至300-500℃脱蜡预烧→升温至1100-1300℃保温→升温至液相烧结温度→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料，并通过分析检验使得配料计算时碳平衡值为（+0.15~+0.20）%，硬质合金中WC的平均晶粒度达（0.25~0.35）μm。通过本发明所提供的方法，能使制得的硬质合金韧性和耐磨性增加，适用于制造有色金属切削刀片，对铸铁、碳钢、合金钢等多种材料耐用度明显提高，降低工件表面粗糙度和提高刀具切削力。
【专利说明】一种高强韧微晶硬质合金的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硬质合金，尤其是涉及一种高强韧微晶硬质合金的制造方法。
【背景技术】
[0002]硬质材料是由硬质颗粒及粘结物构成的复合材料，包括硬质合金、钢结硬质合金、金属陶瓷等，具有硬度高、强度高、耐磨、韧性好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，硬质合金是以WC、TiC或二者行程复式碳化物为硬质相，以Co、Mo、Ni为粘结相经高温液相烧结而成，硬质合金刀具、工模具、耐磨零件在机械、冶金、采矿、石油、电子等行业具有广泛的应用。现代工业的高速生产，日益向着高效率、高精度、高可靠性、高寿命的发展，对硬质合金工模具、刀具及耐磨件综合性能要求越来越高。硬质合金材料的制造关键工序是硬质合金混合料的生产和烧结工序。传统的硬质合金的制造方法存在粉末和烧结方法缺陷消除困难、混合不均、混合效率低下、最终产品硬度和韧性互相矛盾。
【发明内容】
[0003]针对现有技术改善硬质合金的硬度和韧性两大相矛盾的性能技术问题，本发明提供一种硬质合金的制造方法，以使得提高硬质合金硬度的同时抗弯强度有明显提高。
[0004]本发明的技术方案为:一种高强韧微晶硬质合金的制造方法，包括配料、球磨、制粒(包含过筛干燥、掺蜡)、压制和低压烧结(包含脱蜡预烧)工序，其特征在于:所述的低压烧结工序过程为:装料 度一充Ar加压一保温加压一降压冷却一卸料。
[0005]所述的配料工序中，原料包括超细晶粒WC粉、Co粉、VC、B4C, NbC, TaC和Mo2C，所述各组分质量百分比为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%，碳平衡值为(+0.20~+0.25) %。
[0006]所述的球磨工序中，所述原料在称量后球磨,球磨介质为酒精,粘结剂为石腊,所述球磨工序工序是采用高能行星球磨机球磨，将球磨介质和各个原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎并混合更加均匀，并在一定程度上增加烧结活性。
[0007]所述的制粒工序(包含过筛干燥、掺蜡工序)是采用惰性气体(N2、Ar)雾化制备的合金粉，由于合金粉末的细化，在过筛干燥过程中容易产生CO或CO2，烧结时影响合金的致密化，不利于合金的力学性能，其中过筛干燥工序采用惰性气体(N2、Ar)保护合金粉，使合金粉与其他气体隔开，以防止合金粉产生CO或CO2等不利于合金的力学性能气体。
[0008]所述的过筛干燥和制粒压制之间还设有过筛掺蜡工序；所述的制粒压制和低压烧结之间还设有脱蜡预烧工序，优选地，所述的制粒压制和低压烧结之间还设有半检加工工序；所述的低压烧结工序后进一步设有成品加工、成品检查和包装入库工序。
[0009]所述的压制工序是自动压制工艺，采用自动压制成型，得到生坯密度均匀分布的坯体，并且避免压制过程中所可能造成的二次污染。由于合金粉末的细化，压制品容易产生CO或CO2，烧结时影响合金的致密化，不利于合金的力学性能，因此，采用惰性气体(N2、Ar)保护压制品，使压制品与其他气体隔开，以防止压制品产生CO或CO2等不利于合金的力学性能气体。
[0010]所述的烧结工序是低压烧结工艺(包含脱蜡预烧工序)，采用脱蜡预烧和低压烧结一体炉烧结，是目前硬质材料致密化较为先进的工艺，它可以在较高烧结温度、液相量较多的状态下，借助一定气压力使被烧结材料完全致密，保证相对密度达到99%以上。
[0011]本发明的有益效果为:用本方法制得的硬质合金耐磨性和韧性增加，适用于制造有色金属切削刀片，对铸铁、碳钢、合金钢等多种材料耐用度明显提高，降低工件表面粗糙度和提高刀具切削力。
【具体实施方式】
[0012]下面对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
本发明制造微晶硬质合金的工序过程分为:配料一球磨一制粒(包含过筛干燥、掺蜡工序)一压制一低压烧结(包含脱蜡预烧工序)，本发明中现有的真空烧结方式不同，压制品所采用的是低压烧结工艺，是用脱蜡预烧和低压烧结一体炉烧结，其具体的过程为:装料一抽真空一升温至30(T50(rC脱蜡预烧一升温至1200°C保温一升温至液相烧结温度一充Ar加压一保温加压一降压冷却一卸料，同时本发明在配料工序中，原料选用HCP值为(3扩41)KA/m的超细晶粒WC粉，加入8~12%的超细Co粉，并加入重量百分比为0.2%~θ.6%的VC、重量百分比为0.1%~0.5%的B4C、重量百分比为0.1%~0.5%的NbC、重量百分比为0.3%~2.0%的TaC、重量百分比为0.1%~0.5%的Mo2C，并通过分析检验使得配料计算时碳平衡值为(+0.15^+0.20) %，硬质合金中WC的平均晶粒度达(0.25、.35) μ m。所述的球磨工序采用高能行星球磨机球磨，将球磨介质和各个原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎并混合更加均匀，并在一定程度 上增加烧结活性。所述的制粒工序(包含过筛干燥、掺蜡工序)，采用惰性气体(N2、Ar)雾化制备的合金粉，其中过筛干燥工序采用惰性气体(N2、Ar)保护合金粉。所述的压制工序是自动压制工艺，采用自动压制成型，得到生坯密度均匀分布的坯体，并且避免压制过程中所可能造成的二次污染，并采用惰性气体(N2、Ar)保护压制品。所述的烧结工序采用低压烧结工艺(包含脱蜡预烧工序)，采用脱蜡预烧和烧结一体炉烧结，是目前硬质材料致密化较为先进的工艺，它可以在较高烧结温度、液相量较多的状态下，借助一定气压力使被烧结材料完全致密，保证相对密度达到99%以上。
[0013]本发明中在配料工序中，原料选用HCP值为(39~41) KA/m的超细晶粒WC粉，加入8~12%的超细Co粉，并加入重量百分比为0.29Π).6%的VC、重量百分比为0.Ρ/Ο.5%的B4C、重量百分比为0.1%~θ.5%的NbC、重量百分比为0.3%~2.0%的TaC、重量百分比为0.1%~θ.5%的Mo2C，并通过分析检验使得配料计算时碳平衡值为(+0.15^+0.20)%，硬质合金中WC的平均晶粒度达(0.25、.35) μ m。添加重量百分比为0.1%~θ.5%的B4C可提高硬质合金耐磨性和抗弯强度。
[0014]表1提供了添加重量百分比为0.3%的B4C前、后材料的性能比较。从表1可以看出，添加重量百分比为0.3%的B4C,硬度增加不明显，抗弯强度明显提高。由于碳化硼是一种比碳化钨还要硬的固体，它本身熔点高，在1000~1100°C条件下VC过渡金属与碳化硼粉末强烈反应形成金属硼化物，能增加合金的硬度和韧性。因此，配方组分添加B4C能够提高硬质合金的综合性能。
【权利要求】
1.一种高强韧微晶硬质合金的制造方法，包括配料、球磨、制粒(包含过筛干燥、掺蜡)、压制和低压烧结(包含脱蜡预烧)工序，其特征在于:所述的低压烧结工序过程为:装料一抽真空一升温至300-50(TC脱蜡预烧一升温至1100-130(TC保温一升温至液相烧结温度一充Ar加压一保温加压一降压冷却一卸料。
2.根据权利要求1所述的高强韧微晶硬质合金的制造方法，其特征在于:所述的配料工序中，原料包括超细晶粒WC粉、Co粉、VC、B4C, NbC, TaC和Mo2C，所述各组分质量百分比为 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%，碳平衡值为(+0.20~+0.25) %。
3.根据权利要求1所述的高强韧微晶硬质合金的制造方法，其特征在于:所述的球磨工序中，所述原料在称量后球磨，球磨介质为酒精，粘结剂为石蜡，所述球磨工序工序是采用高能行星球磨机球磨，将球磨介质和各个原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎并混合。
4.根据权利要求1所述的高强韧微晶硬质合金的制造方法，其特征在于:所述的制粒工序(包含过筛干燥、掺蜡工序)是采用惰性气体(N2、Ar)雾化制备的合金粉。
5.根据权利要求1所述的高强韧微晶硬质合金的制造方法，其特征在于:所述的压制工序是自动压制工艺，采用自动压制成型，得到生坯密度均匀分布的坯体。
6.根据权利要求1所述的高强韧微晶硬质合金的制造方法，其特征在于:所述的烧结工序是低压烧结工艺(包 含脱蜡预烧工序)，采用脱蜡预烧和低压烧结一体炉烧结。
【文档编号】C22C1/04GK104032153SQ201410247383
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】叶惠明, 叶少良, 诸优明 申请人:河源正信硬质合金有限公司