专利名称：高强度高耐磨硬质合金及其制造方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型材料，具体涉及一种硬质合金材料。
背景技术：
目前，国际及国内高层建筑用于输送沙石水泥的繁重劳动已不再是肩挑机吊，而是采用高压输送泵通过管道运到高层工作现场，而泵车的运行，其重要部件一泵口眼镜板和切割环的合金材料的选择，从国内泵车的问世以来，一直成为生产厂家所关注的问题，其生产泵车的厂家不下20余家，而对材质的选择基本为三种一种采用合金结构钢，二种采用耐磨焊，三种采用钨钴15、钨钴20(YG15、YG20)硬质合金。这三种材料中，采用钢，使用寿命短；采用耐磨焊，容易脆裂，不耐用；采用硬质合金，容易出现炸裂或龟裂，而且使用寿命也不长。即使采用具有高抗弯强度与很高硬度的最新产品一超细颗粒硬质合金，因抗冲击不够，也过不了炸裂关。
发明内容
本发明之目的旨在提供一种高抗弯强度和硬度高、抗冲击性能优越、易焊接、具有易与钢套匹配的线膨胀系数和适用的抗疲劳强度、刃口锋利、耐磨性好、综合性能提高的高强度高耐磨硬质合金及其制造方法和应用。
本发明的技术解决方案是这种高强度高耐磨硬质合金采用碳化钨作硬质相，以铁、钴、镍作粘结相，具体组份重量百分比为碳化钨75-94％，铁、钴、镍之和6-25％，在此组份的基础上，外加总量4％以下的钛或钒的碳化物或硼化物或氮化物，并外加总量0.05-0.12％的碳。
上述高强度高耐磨硬质合金的制造方法将上述组份的碳化钨、铁、钴、镍、钛或钒的碳化物或硼化物或氮化物、碳化钽或碳化铌以及碳经湿磨、压制、真空烧结而成。
上述技术方案中，还外加总量8％以下的碳化钽或总量10％以下的碳化铌。
本发明还可在上述技术方案组份的基础上添加适量铈或镧或钇。
本发明应用于制作混凝土输送泵S管阀上的眼镜板和切割环，解决了目前国内外这些眼镜板和切割环材质抗冲击强度差、易炸裂、使用寿命短的技术难题，具有突出的实质性特点和显著的进步。
本发明和现有技术相比，由于采用碳化钨作硬质相、铁、钻、镍作粘接相，外加一定量的碳以及钛或钒的碳化物或硼化物、氮化物，以及适量添加铈或镧、钇等，其硬度在原有的基础上提高了2-3度(HRA)，抗弯强度亦有所提高，在上述组份的基础上，本发明还外添加一定量的碳化钽或碳化铌，不仅大大提高了合金的耐磨性，而且抗弯强度提高了20-50％，进一步提高碳化钽的比例，合金性能还可进一步提高，本发明产品通过国家硬质合金定点检测单位一株洲硬质合金厂检验测试中心检测，其比重为12.77和12.80克/厘米3，硬度可达86.1和86.4(HRA)，抗弯强度达3400Mpa和3500Mpa，其综合性能是目前国内诸种硬质合金无以替代的。由于本发明产品，不但具有罕见的高抗弯强度和偏高的硬度，而且还具有比硬质合金优越的抗冲击、易焊接以及易与钢套匹配的线膨胀系数和适用的抗疲劳强度、刃口锋利等特点，应用于制作混凝土输送泵S管阀上的眼镜板和切割环，通过试验试用，突破了每付眼镜板和切割环运送砂石水泥一万立方米的水平，解决了眼镜板和切割环材质不过关的技术难题，成为当前国内唯一的首选材料，本发明的系列产品，不仅可应用于泵车的眼镜板和切割环，而且可应用于制作切削刀具、耐冲、耐磨以及要求高强度的冷墩、引伸、冷跋模具，还可应用制作刃口锋利、耐磨性好并具有一定强度要求的庶刀、切纸刀以及尼龙切刀等，甚至可以在制作钢材轧辊模上得到应用，应用范围十分广泛。
具体实施例方式以制作眼镜板和切割环的本发明产品YWF23(牌号)为例选用含碳量为6.10-6.18％(游离碳＜0.04％)、粒度FSSS为4.7的碳化钨为合金中的硬质相，其含量为77％(重量)，以4.2％的钴、2.3％的镍(或者4.2％的镍、2.3％的钴)、16.5％±0.5的铁作粘接相，粘接相在合金中含量为23％，外加上述总重量0.06％的硼化钛，与适量的铈的混合物及上述总重量1％的碳化钽，还外加0.07％的碳将上述组份的各物质称重配比后，进入湿磨工序各组份物质加入1立升-180立升的湿磨机中，这种湿磨机可采用株洲硬质合金厂生产的湿磨机，湿磨机中采用Φ8-Φ10mm的球或棒，球与料的比为(2-3.5)∶1，1公斤料加入酒精介质100-180ml，进行湿磨，球磨时间为16-28小时，球磨后物料用100目筛进行过筛，过筛后干燥，干燥可在压力釜或干燥柜中进行，温度＜80℃左右，干燥后再用80目筛进行过筛，过筛后加入SBS增塑剂进行混合，配比为每公斤料加80-120ml的增塑剂，混合后，又进行干燥，干燥可在干燥柜内进行，温度＜80℃左右，干燥至以不粘料铲为宜，干燥后再用80目筛过筛，过筛后送入压力机的模具内，进行压制，压力机可采用天津生产的100-500吨油压机，(吨位4吨/cm2)，压力机压制后的半成品送入真空炉进行烧结，烧结炉可采用株洲硬质合金厂生产的真空炉，烧结时，采用80-180目的砂布，将半成品与舟皿隔开。烧结炉要求真空度达30μ左右，漏气率1分钟＜10μ，烧结温度为1430℃-1460℃，保温时间0.5-1.5小时。烧结后，冷却出炉，即制成成品。
又以制作常规通用刀片为例，选用FSSS2-4粒度、总碳6.10-6.16％、合金含量中占90％的碳化钨作为硬质相，以重量之和占合金含量中10％的铁、钴、镍、作粘接相，外加0.05％的碳，还外加2％的碳化钛和1％的碳化钽，将上述组份称重配比合，按前述的YWF23硬质合金制造方法，进行湿磨、压制、真空烧结，制成。
再以制作成型刀片为例，选用FSSS3-5粒度、占合金含量中85％的碳化钨作硬质相，以占合金含量中15％的铁、钴、镍作粘接相，外加0.07％的硼化钛与适量的铈，还添加2％的碳化钽以及0.05％的碳，将上述组份称重配比合，按前述的YWF23硬质合金制造方法，进行湿磨、压制，真空烧结，制成。
权利要求
1.一种高强度高耐磨硬质合金，其特征在于采用碳化钨作硬质相，以铁、钴、镍作粘结相，具体组份重量百分比为碳化钨75-94％，铁、钴、镍之和6-25％，在此组份的基础上，外加总量4％以下的钛或钒的碳化物或硼化物或氮化物，并外加总量0.05-0.12％的碳。
2.根据权利要求1所述的高强度高耐磨硬质合金的制造方法，其特征在于外加总量8％以下的碳化钽或总量10％以下碳化铌。
3.根据权利要求1所述的高强度高耐磨硬质合金的制造方法，其特征在于将各组份的碳化钨、铁、钻、镍、钛或钒的碳化物或硼化物或氮化物以及碳、碳化钽或碳化铌，经湿磨、压制、真空烧结而成。
4.根据权利要求3所述的高强度高耐磨硬质合金的制造方法，其特征在于湿磨中，球料比(2-3.5)∶1，每公斤料加入酒精介质100-180ml，研磨时间16-28小时，湿磨后的干燥温度＜80℃，真空烧结时采用80-180目的砂布，将半产品与舟皿隔开。
5.根据权利要求1所述的高强度高耐磨硬质合金的制造方法，其特征在于组份中还可添加适量的铈和镧和钇。
6.一种应用权利要求1所述的高强度高耐磨硬质合金的方法，其特征在于这种高强度高耐磨硬质合金用于制作混凝土输送泵S管阀上的眼镜板和切割环。
7.一种应用权利要求1所述的高强度高耐磨硬质合金的方法，其特征在于这种高强度高耐磨硬质合金用于制作通用常规刀片或成型刀片。
8.根据权利要求1所述的高强度高耐磨硬质合金的制造方法，其特征在于碳化钨中碳含量为6.10-6.18％，游离碳少于0.04-0.06％。
全文摘要
一种高强度高耐磨硬质合金及其制造方法和应用，采用碳化钨作硬质相，以铁、钴、镍作粘结相，外加钛或钒的碳化物或硼化物或氮化物、并外加碳化钽或碳化铌，还外加碳，经湿磨、压制、真空烧结而成，可应用于制作混凝土输送泵S管阀上的眼镜板和切割环及其他领域。本发明抗弯强度和硬度高，抗冲击性能优越、易焊接，具有与钢套易匹配的线膨胀系数和适用的抗疲劳强度、刃口锋利、耐磨性好，综合性能优良，应用广泛。
文档编号C22C29/06GK1405347SQ0112854
公开日2003年3月26日 申请日期2001年8月16日 优先权日2001年8月16日
发明者郭庆虎 申请人:郭庆虎