一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有混晶结构的硬质合金，涉及冶金技术领域，所述的硬质合金由质量百分数为5～20％的混合料A和80～95％的混合料B制成；混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.3～93.7％、钴6～10％、碳化铬0.3～0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4～0.8μm；混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨90～94％、钴6～10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5～4.5μm；本发明专利技术还公开了硬质合金的制备方法，包括S1、混合料A的原料、混合料B的原料分别进行球磨、干燥；S2、混合；S3、压制和烧结。本发明专利技术的有益效果是本发明专利技术混晶结构的硬质合金同时兼具韧性和耐磨性能，使用寿命优于普通的矿用硬质合金，可应用于高硬岩层的挖掘。

A kind of cemented carbide with mixed crystal structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法。
技术介绍
碳化钨基硬质合金作为一种耐磨材料，具有高硬度、高韧性、高弹性模量、耐磨损和耐腐蚀等优异性能，广泛应用于切削工具、矿用工具和耐磨耐蚀部件等领域。在这种硬质合金的使用过程中，普遍关注的是其耐磨性和韧性，但硬质合金的韧性与耐磨性是一对矛盾体，这是由于随着碳化钨晶粒的进一步细化，硬质合金的耐磨性在提高的同时，韧性显著降低；反之随着碳化钨晶粒的进一步粗化，硬质合金的韧性增加，但其耐磨性显著下降。目前，在使用硬质合金对高硬岩层进行挖掘时，由于高硬岩层硬度较大，现有的韧性好的硬质合金，由于其硬度低，耐磨性较差，在开凿硬岩时易磨损因此使用寿命较短。另外，现有硬度大的硬质合金，由于其韧性不好，在开凿硬岩时容易出现碎齿的情况，从而现有的韧性好的硬质合金或者硬度大的硬质合金均不适用于对高硬岩层的挖掘。中国专利CN104439233B公开了一种硬质合金分切刀具用的材料，该专利是将粒度为0.6～1.0μm和3～6μm碳化钨、粒度为1.0～2.0μm的球形钴粉、粒度为1.0～2.0μm的碳化铬投入湿磨机中混合，并加乙醇进行湿磨，过筛后干燥压制成型。该专利首先是将粒径分别为0.6～1.0μm和3～6μm的两种碳化钨直接掺配，因此容易出现碳化钨聚积、晶粒长大、夹粗的问题，虽然该专利通过选用碳化铬来抑制碳化钨晶粒长大，来克服碳化钨聚积、晶粒长大、夹粗的缺陷，但碳化铬同时也会抑制粗颗粒碳化钨晶粒长大，因此会降低粗颗粒碳化钨韧性；其次，该专利将两种不同粒径的碳化钨混合后进行球磨，实际就是将两种不同粒径的碳化钨再次进行粉碎，经球磨后粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨粒径大小会相当，即成了均匀颗粒大小的碳化钨，并无粗颗粒和细颗粒之分，因此，无法同时兼具粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨的性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种韧性好且耐磨性高的具有混晶结构的硬质合金及其制备方法。本专利技术第一方面的技术解决方案如下：一种具有混晶结构的硬质合金，所述的硬质合金由质量百分数为5～20％的混合料A和80～95％的混合料B制成；混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.3～93.7％、钴6～10％、碳化铬0.3～0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4～0.8μm；混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨90～94％、钴6～10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5～4.5μm。作为优选技术方案，所述的硬质合金由质量百分数为8～18％的混合料A和82～92％的混合料B制成；混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨90.4～92.6％、钴7～9％、碳化铬0.4～0.6％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.5～0.7μm；混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨91～93％、钴7～9％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为3～4μm。作为优选技术方案，所述的硬质合金由质量百分数为15％的混合料A和85％的混合料B制成；混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.5％、钴10％、碳化铬0.5％；其中，混合料A碳化钨的费氏粒度为0.7μm；混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨93.6％、钴6.4％；其中，混合料B碳化钨的费氏粒度为3μm。作为优选技术方案，所述混合料B的洛氏硬度HRA≥86，使得在混合料B保持韧性的同时兼具耐磨性。本专利技术第二方面的技术解决方案如下：一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，用于制备上述一种具有混晶结构的硬质合金，包括以下步骤：S1、将混合料A的原料以及成型剂加入球磨机中，将球磨完成后的混合料A进行干燥；S2、将混合料B的原料以及成型剂加入球磨机中，将球磨完成后的混合料B进行干燥；S3、将经步骤S1处理后的混合料A和步骤S2处理后的混合料B进行混合，制得混晶混合料；S4、将步骤S3制得的混晶混合料进行压制和烧结，制得混晶结构的硬质合金。作为优选技术方案，所述步骤S1具体为：将混合料A的原料、成型剂石蜡以及酒精加入球磨机中，成型剂石蜡的用量为混合料A质量的2.0～3.0％，酒精与混合料A的配比为0.35～0.4L/1kg；球料比为12～15:1，球磨时间为15～35h，将球磨完成后的混合料A进行干燥。作为优选技术方案，所述的成型剂石蜡的用量为混合料A质量的2％，酒精与混合料A的配比为0.38L/1kg；球料比为13:1，球磨时间为30h。作为优选技术方案，所述步骤S2具体为：将混合料B的原料、成型剂石蜡以及酒精加入球磨机中，成型剂石蜡的用量为混合料B质量的2.0～3.0％，酒精与混合料B的配比为0.30～0.35L/1kg；球料比为3～5:1，球磨时间为35～45h，将球磨完成后的混合料B进行干燥。作为优选技术方案，所述的成型剂石蜡的用量为混合料B质量的2％，酒精与混合料B的配比为0.37L/1kg；球料比为4:1，球磨时间为40h。作为优选技术方案，所述的步骤S3具体为：将经步骤S2处理后的混合料A和混合料B加入球磨桶内不加球磨子混合1～5h；所述的步骤S4中，烧结的温度为1430～1450℃。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的混晶结构的硬质合金的微观组织结构呈现出晶粒非均匀分布，此结构能在保持高韧性的基础上，降低合金的硬度，使硬质合金兼具韧性和耐磨性能，使用寿命优于普通的矿用硬质合金，可应用于高硬岩层的挖掘。2、本专利技术的硬质合金可应用于具有腐蚀性的岩层，本专利技术通过在细颗粒混合料A中添加碳化铬，通过铬元素的加入可以提高细颗粒混合料A的硬度，即可以提高细颗粒混合料A的耐腐蚀性，从而可以提高硬质合金的耐腐蚀性，延长其使用寿命。3、本专利技术通过将耐磨性能佳的细颗粒碳化钨和韧性佳的粗颗粒碳化钨分别与钴混合进行球磨、干燥，从而分别形成耐磨性能佳的细颗粒的混合料A和韧性佳的粗颗粒的混合料B，最后将细颗粒的混合料A和粗颗粒的混合料B进行混合、压制、烧结，保持了细颗粒碳化钨硬度佳和粗颗粒碳化钨韧性佳的性能，从而制得的硬质合金同时兼具韧性和耐磨性能。同时，将细颗粒碳化钨和粗颗粒碳化钨分别与成型剂等进行混合、球磨、干燥，避免了细颗粒碳化钨和粗颗粒碳化钨直接混合导致碳化钨聚积的问题。4、由于碳化铬可以降低粗颗粒碳化钨的韧性，本专利技术通过将碳化铬加入细颗粒混合料A中，经球磨和干燥后，碳化铬被包裹在细颗粒混合料A内，从而在细颗粒混合料A和粗颗粒混合料B混合时，碳化铬不会影响粗颗粒混合料B的韧性。附图说明图1a和图1b为实施例1制得的硬质合金的金相组织图；图2a和图2b为实施例2制得的硬质合金的金相组织图；图3a和图3b为实施例3制得的硬质合金的金相组织图；图4a和图4b为实施例4制得的硬质合金的金相组织图；图5a和图5b为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述的硬质合金由质量百分数为5～20％的混合料A和80～95％的混合料B制成；/n混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.3～93.7％、钴6～10％、碳化铬0.3～0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4～0.8μm；/n混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨90～94％、钴6～10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5～4.5μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述的硬质合金由质量百分数为5～20％的混合料A和80～95％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.3～93.7％、钴6～10％、碳化铬0.3～0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4～0.8μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨90～94％、钴6～10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5～4.5μm。


2.根据权利要求1所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述的硬质合金由质量百分数为8～18％的混合料A和82～92％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨90.4～92.6％、钴7～9％、碳化铬0.4～0.6％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.5～0.7μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨91～93％、钴7～9％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为3～4μm。


3.根据权利要求1所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述的硬质合金由质量百分数为15％的混合料A和85％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.5％、钴10％、碳化铬0.5％；其中，混合料A碳化钨的费氏粒度为0.7μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨93.6％、钴6.4％；其中，混合料B碳化钨的费氏粒度为3μm。


4.根据权利要求1所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述混合料B的洛氏硬度HRA≥86。


5.一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，用于制备如权利要求1～4任一所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将混合料A的原料以及成型剂加入球磨机中，将球磨完成后的混合料A进行干燥；

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永忠，汤昌仁，梁瑜，鄢志刚，
申请(专利权)人：江西江钨硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36