一种微型硬质合金球粒的烧结工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种微型硬质合金球粒的烧结工艺。通过将硬质合金球粒毛坯与烧结填料混合放入石墨盒中，用碳毡覆盖，再进行烧结。硬质合金球粒在烧结过程中受热均匀，不会相互粘结；烧结填料也不会扩散，对燃烧炉无不良影响。本发明专利技术烧结得到的硬质合金球粒孔隙度小，外观一致，硬度高。

【技术实现步骤摘要】
一种微型硬质合金球粒的烧结工艺
本专利技术涉及硬质合金
，更具体地，涉及一种微型硬质合金球粒的烧结工艺。
技术介绍
硬质合金是指由难溶金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金球粒是表面材料与表面技术的一种重要的高硬度材料，通过采用堆焊等方式与基体材料结合，满足耐磨耐腐蚀等功能要求，延长设备及工件的使用寿命。硬质合金球粒具有硬度高、耐磨、抗腐蚀、抗弯曲等优点，可代替一切钢珠类产品。其适用于堆焊、喷焊、喷涂方法将其敷焊在各种工具和零件上，形成一层表面硬化的磨层，从而提高工具零件的使用寿命。目前硬质合金球粒的制备技术及工艺主要是通过制粒，压制，烧结等步骤制备而成。硬质合金球粒生厂家多采用氧化铝加碳黑作填料进行压制烧结。氧化铝粉末的粒度相对比较粗，在烧结过程中会对硬质合金球粒造成挤压，这样会使硬质合金球粒成品里面夹杂形状不规则粒子甚至碎颗粒，影响硬质合金球粒的孔隙度和使用性能。同时在烧结过程中，烧结填料会在烧结炉炉膛内扩散，造成污染，影响烧结设备的使用寿命。由于硬质合金球粒中含有粘结金属，硬质合金球粒烧结制品容易出现粘结的问题，需要后续进行人工破碎处理来将球粒进行分离。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种微型硬质合金球粒的烧结工艺，通过将硬质合金球粒毛坯与填料和钢球放入石墨盒中，再将石墨盒覆盖后放入烧结炉进行烧结避免了硬质合金球粒之间相互粘结，还能防止烧结填料扩散在烧结炉炉膛内扩散，影响烧结设备工作。本专利技术制备的硬质合金球粒外观一致，硬度高，耐磨性好，能应用于工业生产。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种微型硬质合金球粒的烧结工艺，包括以下步骤：S1.制备烧结填料S11.将碳黑粉末加入经去氧煅烧后的氧化铝中混合均匀；S12.将步骤S11中的混物料进行球磨；S13.将步骤S12中处理好的物料过筛网，筛去结块颗粒，得烧结填料；S2.将步骤S1中制备的烧结填料与球粒毛坯、钢球混合，随后将钢球取出；S3.将步骤S2中混合均匀的球粒毛坯与烧结填料填入石墨盒中，用碳毡覆盖石墨盒上部，再用石墨盖板压住碳毡后进行烧结，得微型硬质合金球粒。进一步地，步骤S12中碳黑粉末的质量为填料总质量的3～4％。本专利技术在制备烧结填料时，需要严格控制碳含量，碳含量过高会导致烧结产品出现渗碳相，碳含量过低会导致烧结产品出现贫碳相，会损害硬质合金球粒成品的性能。进一步地，步骤S12中采用球磨筒进行球磨，球磨筒所用的磨球为钢球，球料比为5:1，球磨时间为2小时。进一步地，钢球为Φ15、Φ10、Φ8mm的钢球，比例为：2:2:1。进一步地，步骤S13中筛网目数为80目。进一步地，步骤S2中钢球为Φ3mm的钢球，球粒毛坯与钢球、烧结填料的质量分数比为20:6:1。进一步地，步骤S2中混合时间为5min。由于烧结填料细度较小，在与球粒毛坯混合时，很难均匀的包裹在球粒毛坯周围。本专利技术在混合过程中加入Φ3mm的钢球一起混合，通过钢球的挤压，使球粒毛坯与烧结填料混合均匀，随后将钢球取出。进一步地，步骤S3中烧结过程为连续烧结，包括氩气烧结、真空烧结、分压烧结、冷却四个阶段。进一步地，氩气烧结的工艺过程为：前80min从20℃匀速升温至320℃，再保温80min，随后180min从320℃匀速升温至470℃，再保温140min，随后150min从470℃匀速升温至620℃，再保温90min，氩气烧结过程中，氩气流量为18L/min，炉内压力不超过40mbar；随后60min进行托瓦克烧结。通过采用现有的托瓦克烧结工艺，保证烧结炉整个炉膛里的残留成型剂排除更彻底，使产品表面颜色均匀，光亮，有利烧结炉的维护和保养。进一步地，真空烧结的工艺过程为：将炉内气体抽出后，前50min从620℃匀速升温至800℃，再保温50min，随后70min从800℃匀速升温至1150℃，再保温50min，随后50min从1150℃匀速升温至1350℃。进一步地，分压烧结的工艺过程为：将氩气充入烧结炉内，使炉内气压维持在180～200mbar，然后在1350℃保温20min，随后45min从1350℃升温至1440℃，再保温20min，接着充入高压氩气，使炉内气压升至58bar，保温40min。进一步的，冷却阶段的工艺过程为：先自然冷却至950℃，然后打开保温层，进行快冷，当温度降至常温时，排出炉内气体至常压，然后将硬质合金球粒从炉内取出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过将硬质合金球粒与烧结填料装入石墨盒内再进行烧结，导热均匀，烧结效果好。在烧结过程中，硬质合金球粒之间由于有烧结填料的存在，所以相邻的硬质合金球粒不会相互粘结，烧结完成后也无需人工破碎分离球粒，节约了生产时间。本专利技术将硬质合金球粒与烧结填料混合进行烧结，导热均匀，烧结效果好，生产的硬质合金球粒硬度高，外观和粒径均匀一致，耐磨性好。本专利技术将石墨盒作为装载工具，装载硬质合金球粒和填料进行烧结，再用碳毡覆盖住原材料，能有效防止烧结填料在生产时扩散，影响烧结炉正常工作。附图说明图1为实施例1制得的硬质合金球粒金相照片。图2为对比例1制得的硬质合金球粒金相照片。图3为石墨盒装载球粒与烧结填料的示意图。其中1为石墨盖板，2为碳毡，3为石墨盒，4为烧结填料，5为球粒毛坯。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例1本实施例提供一种微型硬质合金球粒的烧结工艺，具体步骤如下：S1.制备烧结填料S11.将碳黑粉末加入经去氧煅烧后的氧化铝中混合均匀，得混合料，碳黑粉的质量为混合料质量的3.5％；S12.将步骤S11中制备的混合料投入球磨筒进行球磨，球料比为5:1，球磨筒中磨球为Φ15、Φ10、Φ8mm的钢球，球磨时间为2小时，得球磨料；S13.将步骤S12中制备的球磨料过80目筛，去除结块颗粒，得烧结填料；S2.将步骤S1中制备的烧结填料与球粒毛坯，Φ3mm的钢球混合，三者质量比为20:6:1，5min后将Φ3mm的钢球取出；S3.将步骤S2中混合均匀的球粒毛坯和烧结填料装入石墨盒中，用碳毡覆盖石墨盒上部，再用石墨盖板压住碳毡后进行烧结，烧结过程如下：将石墨盒放入氩气气氛的烧结炉中，前80min从20℃匀速升温至320℃，再保温80min，随后180min从320℃匀速升温至470℃，再保温140min，随后150min从470℃匀速升温至620℃，再保温90min，上述过程中，氩气流量为18L/min，炉内压力不超过40mbar，随后60min进行托瓦克烧结；随后抽出炉内气体至真空状态，50min从620℃匀速升温至800℃，再保温50min，随后70min从800℃匀速升温至1150℃，再保温50min，随后50min从1150℃匀速升温至1350℃；然后将氩气充入烧结炉内，使炉内气压维持在180～200m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型硬质合金球粒的烧结工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备烧结填料S11.将碳黑粉末加入经去氧煅烧后的氧化铝中混合均匀；S12.将步骤S11中的混物料进行球磨；S13.将步骤S12中处理好的物料过筛网，筛去结块颗粒，得烧结填料；S2.将步骤S1中制备的烧结填料与球粒毛坯、钢球混合，随后将钢球取出；S3.将步骤S2中混合均匀的球粒毛坯与烧结填料填入石墨盒中，用碳毡覆盖石墨盒上部，再用石墨盖板压住碳毡后进行烧结，得微型硬质合金球粒。

【技术特征摘要】
1.一种微型硬质合金球粒的烧结工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备烧结填料S11.将碳黑粉末加入经去氧煅烧后的氧化铝中混合均匀；S12.将步骤S11中的混物料进行球磨；S13.将步骤S12中处理好的物料过筛网，筛去结块颗粒，得烧结填料；S2.将步骤S1中制备的烧结填料与球粒毛坯、钢球混合，随后将钢球取出；S3.将步骤S2中混合均匀的球粒毛坯与烧结填料填入石墨盒中，用碳毡覆盖石墨盒上部，再用石墨盖板压住碳毡后进行烧结，得微型硬质合金球粒。2.根据权利要求1所述的微型硬质合金球粒的烧结工艺，其特征在于，步骤S12中所述碳黑粉末的质量为填料总质量的3~4%。3.根据权利要求1所述的微型硬质合金球粒的烧结工艺，其特征在于，步骤S12中所述球磨采用球磨筒，所述球磨筒内磨球为钢球，球料比为5:1，球磨时间为2小时。4.根据权利要求4所述的微型硬质合金球...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕军，
申请(专利权)人：株洲金韦硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43