一种硬质合金材料的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种硬质合金材料的制备工艺，其包括将WC粒和Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；将上述合金粉置于石墨模具中进行热压烧结，烧结完成后卸模，得到硬质合金；再对上述硬质合金进行热处理。本发明专利技术通过清洗工艺可除去金属粉末表面的杂质，提高后续制备的合金纯度，然后通过混料和研磨的方式可提高粉末的机械活性，为合金的紧密结合提供较好的基础，将WC‑Co合金粉进行热压烧结和热处理，可获得较高的硬度和强度的硬质合金材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硬质合金材料的制备工艺。
技术介绍
矿山、煤炭和石油钻探用硬质合金的用量很大，这些凿岩用硬质合金工具由于技术的限制，多年来变化很小，且这些变化无非是通过精度控制合金纯净度和粘结相组成等。目前矿用硬质合金工具主要采用WC-Co合金。一般情况下，钻井用、煤炭开采用和沥青切割用冲击式钻头上的合金组成为WC和6—11%Co，而不同用途的合金，因为某些性能的提高导致另一些性能的降低。如高耐磨合金通常韧性不好，反之，韧性好的合金耐磨性不佳。降低Co含量和提高硬度可减少合金磨损，而增加Co含量和加大WC晶粒度可提高冲击韧性。目前，WC-Co合金的制备可采用层压法、烧结等工艺，通过这些工艺制备的WC-Co硬质合金的WC晶粒呈连续分布，且具有Co相梯度的合金，细晶一侧具有较高的硬度，粗晶一侧具有一定的抗弯强度；在烧结时，Co相从粗晶一侧迁移至细晶侧，其硬度和强度还不够。随着自然资源的不断开发与应用，对矿山用硬质合金的要求越来越高，不仅需要较高强度、较好硬度的硬质合金工具。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种可制备硬度较大、强度较高的WC-Co系硬质合金的制备工艺。本专利技术采用的技术方案为：一种硬质合金材料的制备工艺，其包括以下步骤：（1）将WC粒和Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；（2）将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；（3）再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；（4）将上述合金粉置于石墨模具中进行热压烧结，烧结完成后卸模，得到硬质合金；（5）再对上述硬质合金进行热处理。作为优选，在WC粒和Co粒中，Co占5—10%。作为优选，热压烧结时，先以280—320℃的温度烧结20—30s，然后以500—600℃温度烧结40—60s，再以650—700℃温度烧结20—30s。作为优选，热处理依次采用固溶、冷压变形和时效处理。作为优选，固溶处理的温度为650—700℃，时间为10—12min。作为优选，冷压变形处理的冷压变形量为30—35%。作为优选，时效处理的温度为300—350℃，时间为2—3h。从以上技术方案可知，本专利技术通过清洗工艺可除去金属粉末表面的杂质，提高后续制备的合金纯度，然后通过混料和研磨的方式可提高粉末的机械活性，为合金的紧密结合提供较好的基础；再将WC-Co合金粉进行热压烧结和热处理，可获得较高的硬度和强度的硬质合金材料。具体实施方式下面将详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。一种硬质合金材料的制备工艺，其包括以下步骤：以WC、Co粒为原料，并按Co的含量为5—10wt%配料；然后将WC粒和Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉。将上述合金粉置于石墨模具中进行热压烧结，烧结完成后卸模，得到硬质合金材料；热压烧结分三阶段进行，先以280—320℃的温度烧结20—30s，然后以500—600℃温度烧结40—60s，再以650—700℃温度烧结20—30s；第一阶段属于烧结准备阶段，为进一步地烧结净化环境；第二阶段随着温度的升高，合金物质颗粒之间开始形成烧结颈，并相互结合，颗粒表面氧化物发生还原反应，从而继续参与烧结，颗粒间的结合封闭了相互之间的空隙；第三个阶段的烧结温度更高，颗粒间的烧结颈进一步长大，更多的颗粒得到合并，烧结体得到进一步收缩、球化，从而提高制备材料的强度和硬度。对上述粉末冶金材料进行热处理；热处理依次采用固溶、冷压变形和时效处理；固溶处理的温度为650—700℃，时间为10—12min，这样可控制镍、铝在铜基体中的固溶度及晶粒大小；固溶温度过高，会导致晶粒粗大，降低合金强度；固溶温度过低，晶粒虽较小，但会导致后续时效处理难以发挥强化合金的作用。作为优选，冷压变形处理的冷压变形量为30—35%；时效处理前对合金进行冷加工变形，可使合金呈现形变强化和时效强化的双重效果；时效处理的温度为300—350℃，时间为2—3h；时效处理可析出第二相，产生弥散强化。实施例1将95wt %WC粒和5wt %Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；将合金粉置于石墨模具中，先以280℃的温度烧结30s，然后以500℃温度烧结60s，再以650℃温度烧结30s；随后以650℃固溶处理12min；接着冷压变形处理，冷压变形量为30%；最后以300℃时效处理3h，得到WC-Co硬质合金材料。测得该材料的硬度为51.2HRC，剪切强度为601.6MPa。实施例2将92wt %WC粒和8wt %Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；将合金粉置于石墨模具中，先以300℃的温度烧结25s，然后以560℃温度烧结50s，再以680℃温度烧结25s；随后以680℃固溶处理11min；接着冷压变形处理，冷压变形量为32%；最后以330℃时效处理2.5h，得到WC-Co硬质合金材料。测得该材料的硬度为66.7HRC，剪切强度为685.4MPa。实施例3将90wt %WC粒和10wt %Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；将合金粉置于石墨模具中，先以320℃的温度烧结20s，然后以600℃温度烧结40s，再以700℃温度烧结20s；随后以700℃固溶处理10min；接着冷压变形处理，冷压变形量为35%；最后以350℃时效处理2h，得到WC-Co硬质合金材料。测得该材料的硬度为62.8HRC，剪切强度为634.5MPa。以上对本专利技术实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本专利技术实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本专利技术实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本专利技术实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质合金材料的制备工艺，其包括以下步骤：（1）将WC粒和Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；（2）将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；（3）再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；（4）将上述合金粉置于石墨模具中进行热压烧结，烧结完成后卸模，得到硬质合金；（5）再对上述硬质合金进行热处理。

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金材料的制备工艺，其包括以下步骤：（1）将WC粒和Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；（2）将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；（3）再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；（4）将上述合金粉置于石墨模具中进行热压烧结，烧结完成后卸模，得到硬质合金；（5）再对上述硬质合金进行热处理。2.根据权利要求1所述硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：在WC粒和Co粒中，Co占5—10%。3.如权利要求1所述硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：热压烧结时，先以280—320℃的温度烧结2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥明，田源，李贤良，
申请(专利权)人：柳州增程材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45