一种超细晶硬质合金的近净成形方法技术

本发明专利技术提供了一种超细晶硬质合金的近净成形方法，包括如下步骤：对包括金属粉末体系和粘结剂的混合物进行混炼，得到混炼物料；对所述混炼物料进行注射成形，得到注射生坯；对所述注射生坯依次进行脱脂，得到脱脂产品；对所述脱脂产品进行致密化处理，得到超细晶硬质合金。本发明专利技术提供的方法能够得到形状复杂的超细晶硬质合金产品，且得到的超细晶硬质合金产品具有优异的致密度、超细晶粒尺寸和硬度。根据实验结果可知，本发明专利技术得到的超细晶硬质合金产品的致密度均为100％，晶粒尺寸可达0.467μm，硬度最高可达90.2HRA。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金
，特别涉及一种超细晶硬质合金的近净成形方法。
技术介绍
近净成形技术(nearnetshapetechnique)是指零件成形后，不再加工或仅需少量加工就能使用的成形技术，它涉及材料科学、机械科学、控制科学、计算机科学与技术等多学科的交叉，改进了传统的机械加工技术，使得成形的零部件具有高尺寸精度、精确的外形和好的表面粗糙度，是新工艺、新材料、新装备等多项技术成果的集成，实现了产品毛坯成形由粗放到精化的转变。粉末注射成形(PowderInjectionmolding，PIM)是一种创造性地结合了塑料工业的注射成形技术而发展起来的一门新兴的近净成形技术。该技术广泛应用于汽车、医疗、军工、电子、机械、日用品等行业，适合大批量制造几何形状复杂、组织结构均匀、高性能的小型近净成形产品。烧结产品的物理、化学和机械性能接近锻件，复杂形状和高精度可以和塑料制品媲美。虽然粉末注射成形技术在一定程度上改善了超细晶硬质合金的物化性能，但是，现有技术中粉末注射成形产品的致密度却依然没有得到改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超细晶硬质合金的近净成形方法，本专利技术制备得到的超细晶硬质合金具有高致密度的特点，致密度可达100％。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种超细晶硬质合金的近净成形方法，包括如下步骤：对包括金属粉末体系和粘结剂的混合物进行混炼，得到混炼物料；对所述混炼物料进行注射成形，得到注射生坯；对所述注射生坯依次进行脱脂，得到脱脂产品；对所述脱脂产品进行致密化处理，得到超细晶硬质合金。优选的，所述金属粉末体系包含以下质量份数的组分：WC85～95份；Co5～15份；晶粒长大抑制剂0.01～2份。优选的，所述金属粉末体系和粘结剂的体积比为(50～60):(40～50)。优选的，所述混炼的温度为145～160℃；所述混炼的时间为1～5小时。优选的，所述注射成形的注射温度为150～170℃；所述注射成形的注射压力为100～120MPa；所述注射成形的注射速度为50～70％；所述注射成形的保压压力为80～100MPa。优选的，所述脱脂包含溶剂脱脂和热脱脂。优选的，所述溶剂脱脂过程中采用的溶剂为正庚烷或汽油；所述溶剂脱脂的温度为20～40℃；所述溶剂脱脂的时间为1～5小时。优选的，所述热脱脂的温控过程为：将温度在140～160min内升温至200～220℃，进行第一段保温；所述第一段保温后，将温度在190～210min内升温至300～320℃，进行第二段保温；所述第二段保温后，将温度在105～125min内升温至415～435℃，进行第三段保温；所述第三段保温后，将温度在65～85min内升温至490～510℃，进行第四段保温；所述第四段保温后，将温度在50～70min内升温至700～900℃，进行第五段保温。优选的，所述第一段保温的时间为50～70min；所述第二段保温的时间为50～70min；所述第三段保温的时间为50～70min；所述第四段保温的时间为50～70min；所述第五段保温的时间为20～30min。优选的，所述致密化为热等静压烧结；所述热等静压烧结的温度为1250～1350℃；所述热等静压烧结的压力为80～200MPa；所述热等静压烧结的时间为50～70min。本专利技术提供了一种超细晶硬质合金的近净成形方法，包括如下步骤：对包括金属粉末体系和粘结剂的混合物进行混炼，得到混炼物料；对所述混炼物料进行注射成形，得到注射生坯；对所述注射生坯依次进行脱脂，得到脱脂产品；对所述脱脂产品进行致密化处理，得到超细晶硬质合金。本专利技术提供的方法能够得到形状复杂的超细晶硬质合金产品，且得到的超细晶硬质合金产品具有优异的致密度、超细晶粒尺寸和硬度。根据实验结果可知，本专利技术得到的超细晶硬质合金产品的致密度均为100％，晶粒尺寸可达0.467μm，硬度最高可达90.2HRA。附图说明图1为本专利技术实施例1中球磨后的金属粉末体系的SEM图像；图2为本专利技术实施例1中球磨后Co元素面扫描图像；图3为本专利技术实施例1混炼得到的混炼物料的SEM图；图4为本专利技术实施例1注射成形得到的铣削刀片；图5为本专利技术实施例1热等静压烧结得到的铣削刀片；图6为本专利技术实施例2注射成形得到的齿轮；图7为本专利技术实施例2热等静压烧结得到的齿轮。具体实施方式本专利技术提供了一种超细晶硬质合金的近净成形方法，包括如下步骤：对包括金属粉末体系和粘结剂的混合物进行混炼，得到混炼物料；对所述混炼物料进行注射成形，得到注射生坯；对所述注射生坯依次进行脱脂，得到脱脂产品；对所述脱脂产品进行致密化处理，得到超细晶硬质合金。本专利技术对包括金属粉末体系和粘结剂的混合物进行混炼，得到混炼物料。在本专利技术中，所述金属粉末体系优选包含以下质量份数的组分：WC85～95份；Co5～15份；晶粒长大抑制剂0.01～2份。在本专利技术中，所述金属粉末体系优选包含85～95份WC，更优选为87～93份，最优选为89～91份。在本专利技术中，所述金属粉末体系优选包含5～15份Co，更优选为8～13份，最优选为9～11份。在本专利技术中，所述金属粉末体系优选包含0.01～2份晶粒长大抑制剂，更优选为0.1～1.5份，最优选为0.5～1份。在本专利技术中，所述晶粒长大抑制剂优选包含VC和/或Cr3C2。在本专利技术中，当所述晶粒长大抑制剂同时包含VC和Cr3C2时，所述VC和Cr3C2的质量比优选为(20～35):(40～50)，更优选为(22～33):(42～48)，最优选为(25～30):(44～46)。在本专利技术具体实施例中优选使用粒度<0.5μm的超细WC粉末、费氏粒度为<0.7μm的球形Co粉末、费氏粒度<3μm的VC和Cr3C2；更优选的，所述VC的费氏粒度为2.5μm，所述Cr3C2的费氏粒度为2.6μm。本专利技术优选对所述金属粉末体系进行混匀处理，将混匀之后的金属粉末体系再与粘结剂混炼。在本专利技术中，所述混匀处理优选为球磨。在本专利技术中，所述球磨优选以酒精作为球磨介质；所述球磨的液固比优选为(0.5～1):1，更优选为(0.6～0.9):1，最优选为(0.7～0.8):1；所述球磨的球料比优选为(5～15):1，更优选为(7～13):1，最优选为(9～11):1。在本专利技术具体实施例中，所述磨球优选为直径为5mm的硬质合金球。在本专利技术中，所述球磨的转速优选为250～350r/min，更优选为270～330r/min，最优选为290～310r/min；所述球磨的时间优选为8～16小时，更优选为10～14小时，最优选为11～13小时。本专利技术对所述粘结剂的种类没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的合金用粘结剂即可。在本专利技术中，所述粘结剂优选包含以下质量份数的组分：在本专利技术中，所述粘结剂优选包含65～75份石蜡，更优选为67～73份，最优选为69～71份。在本专利技术中，所述粘结剂优选包含15～25份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，更优选为17～23份，最优选为19～21份。在本专利技术中，所述粘结剂优选包含1～10份高密度聚乙烯，更优选为2～8份，最优选为4～6份。在本专利技术中，所述粘结剂优选包含1～10份硬脂酸，更优选为2～8份，最优选为4～6份。本专利技术对所述石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细晶硬质合金的近净成形方法，包括如下步骤：对包括金属粉末体系和粘结剂的混合物进行混炼，得到混炼物料；对所述混炼物料进行注射成形，得到注射生坯；对所述注射生坯依次进行脱脂，得到脱脂产品；对所述脱脂产品进行致密化处理，得到超细晶硬质合金。

【技术特征摘要】
1.一种超细晶硬质合金的近净成形方法，包括如下步骤：对包括金属粉末体系和粘结剂的混合物进行混炼，得到混炼物料；对所述混炼物料进行注射成形，得到注射生坯；对所述注射生坯依次进行脱脂，得到脱脂产品；对所述脱脂产品进行致密化处理，得到超细晶硬质合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末体系包含以下质量份数的组分：WC85～95份；Co5～15份；晶粒长大抑制剂0.01～2份。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属粉末体系和粘结剂的体积比为(50～60):(40～50)。4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述混炼的温度为145～160℃；所述混炼的时间为1～5小时。5.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述注射成形的注射温度为150～170℃；所述注射成形的注射压力为100～120MPa；所述注射成形的注射速度为50～70％；所述注射成形的保压压力为80～100MPa。6.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述脱脂包含溶剂脱脂和热脱脂。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述溶剂脱脂过程中采用的溶剂为正庚烷或汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚峰，乔斌，付杰，曹振伟，贺毅强，李化强，
申请(专利权)人：江苏省海洋资源开发研究院连云港，
类型：发明
国别省市：江苏;32