一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金、其制备方法及切削工具技术

本发明专利技术公布了一种高硬度高强度WC‑Co基硬质合金，包括以下按重量份数算的原料：80‑90份WC粉末，5‑15份Co粉末，0.5‑3份添加剂；所述添加剂由金属碳化物和金属氮化物组成；该硬质合金的抗弯强度高达4810N/mm

A kind of WC Co base hard alloy with high hardness and high strength, its preparation method and cutting tool

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金、其制备方法及切削工具
本专利技术涉及硬质合金领域，特别是一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金、其制备方法及切削工具。
技术介绍
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物的微米级/纳米级粉末为主要成分(即作为硬质相)，以钴(Co)为粘结相，辅以抑制剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。而目前的硬质合金材料，硬度和抗弯强度是重要的两项检测标准。其中细颗粒粉末制备的硬质合金相比中粗颗粒粉末制备的硬质合金而言，具有更高的抗弯强度以及硬度。目前细颗粒硬质合金的市场上，常见的主流产品的硬度为91.5-94HRA，抗弯强度为3500-4200N/mm2。由于粉末颗粒较细，为了抑制其在高温烧结成型的过程中出现碳化物晶粒的增长，通常会在原料中加入抑制剂，通过阻碍WC在Co相中的溶解-析出过程来抑制晶粒长大。但在合金烧结的过程中常常出现晶粒聚集形成聚晶，从而形成瓶颈，导致合金强度难以提升。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金，包括以下按重量份数算的原料：80-90份WC粉末、5-15份Co粉末、0.5-3份添加剂；所述添加剂由金属碳化物和金属氮化物组成。优选地，所述金属碳化物占原料总重量的0-3％。优选地，所述金属碳化物中的金属元素为Cr、V、Ta、Ti中的一种或多种。优选地，所述金属氮化物占原料总重量的0-3％。优选地，所述金属氮化物中金属元素为Cr、V、Ta、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Mn、镧系稀土元素中的一种或多种。优选地，所述WC粉末和/或Co粉末和/或添加剂的粒度为0.1-1μm。本专利技术还公开了一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：S1：将WC粉末、Co粉末、添加剂磨碎后，卸料、干燥、擦筛、压制成型成试样条；S2：然后将所述试样条进行烧结；烧结依序包括以下阶段：氢气正压脱蜡阶段：烧结温度为25-500℃，持续时间为900-1300min；真空烧结阶段：烧结温度为500-1350℃，持续时间为200-300min；分压烧结阶段：烧结温度为1350-1410℃，持续时间为40-80min；高压烧结阶段：烧结温度为1410℃，持续时间为20-30min；S3：烧结完成后，随炉冷却。进一步地，所述的步骤S1中的磨碎工艺采用球磨机，以乙醇为研磨介质，聚乙二醇为粘结剂，混合成初始物料，在转速50rpm和球料质量比5-15:1的条件下，球磨10-20h充分磨合成混合料；混合料经干燥、筛分，并在单向荷载5-15MPa下模压成型成所述试样条。进一步地，所述的步骤S3中，冷却的降温速率5-10℃/min，氩气保护。本专利技术还公开了一种含有上述任意一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金的切削工具。本专利技术的有益效果：本专利技术公开的的硬质合金具有高强度和高硬度，抗弯强度可达3800-4600N/mm2，硬度可达92.5-94.5HRa，其中优选实施例，抗弯强度高达4810N/mm2，硬度高达94.5HRa；本专利技术公开的硬质合金制备方法中调整球磨时间，使原料混合更均匀，粒度更为平均，进行多阶段烧成，采用由金属碳化物和金属氮化物组成的特殊添加剂(抑制剂)，有效抑制合金烧结生长中聚晶的形成，从而实现硬质合金的高硬度高强度性能；本专利技术公开的切削工具，由于采用的硬质合金的强度和硬度的增加，改善了耐缺损性，明显增加了使用寿命。附图说明图1是本专利技术实施例2试样在光学显微镜下1000倍的金相图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细说明。实施例1一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金，包括以下按重量份数算的原料：80份WC粉末，5份Co粉末，0.5份添加剂；所述添加剂由金属碳化物Cr3C2和金属氮化物Cr3N2组成。所述金属碳化物占原料总质量的0.1％。所述金属氮化物占原料总质量的0.1％。所述WC粉末、Co粉末的平均粒度为0.3μm。一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：S1：按比例取WC粉末，Co粉，添加剂，以乙醇为研磨介质，PEG(聚乙二醇)为粘结剂，混合成初始物料，用球磨机在转速50rpm和球料质量比5:1的条件下，球磨10h充分磨合成混合料，混合料经干燥、筛分，并在单向荷载5MPa下模压成型成试样条；S2：然后将成型试样条放入真空炉内烧结；烧结依序包括以下阶段：25-500℃为氢气正压脱蜡阶段，10-15Pa，升温速率为5℃/min，该阶段持续900min；500-1350℃为真空烧结阶段，升温速率为15℃/min，该阶段持续200min；1350-1410℃为分压烧结阶段，升温速率为10℃/min，在10-15Pa压力下，该阶段持续40min；1410℃为高压烧结阶段，在10-15Mpa压力下，该阶段持续20min；S3：烧结完成后，随炉冷却；冷却的降温速率5℃/min，氩气保护。实施例2一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金，包括以下按重量份数算的原料：85份WC粉末，10份Co粉末，1份添加剂；所述添加剂由金属碳化物VC和金属氮化物VN组成。所述金属碳化物占原料总质量的0.3％。所述金属氮化物占原料总质量的0.3％。所述WC粉末和Co粉末的粒度为0.6μm。一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：S1：按比例取WC粉末、Co粉、添加剂，以乙醇为研磨介质，PEG(聚乙二醇)为粘结剂，混合成初始物料，用球磨机在转速50rpm和球料质量比10:1的条件下，球磨15h充分磨合成混合料。混合料经干燥、筛分，并在单向荷载5-15MPa下模压成型成试样条；S2：然后将成型试样条放入真空炉内烧结；烧结依序包括以下阶段：25-500℃为氢气正压脱蜡阶段，升温速率为5℃/min，在10-15Pa压力下，该阶段持续1150min；500-1350℃为真空烧结阶段，升温速率为12℃/min，该阶段持续240min；1350-1410℃为分压烧结阶段；升温速率为8℃/min，在10-15Pa压力下下该阶段持续60min；1410℃为高压烧结阶段；在10-15Mpa压力下，该阶段持续30min；S3：烧结完成后，随炉冷却；冷却的降温速率8℃/min，氩气保护。实施例3一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金，包括以下按重量份数算的原料：90份WC粉末、15份Co粉末、3份添加剂；所述添加剂由金属碳化物TiC和金属氮化物TaN组成。所述金属碳化物占原料总质量的0.5％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金，其特征在于：包括以下按重量份数算的原料：80-90份WC粉末，5-15份Co粉末，0.5-3份添加剂；/n所述添加剂由金属碳化物和金属氮化物组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金，其特征在于：包括以下按重量份数算的原料：80-90份WC粉末，5-15份Co粉末，0.5-3份添加剂；
所述添加剂由金属碳化物和金属氮化物组成。


2.根据权利要求1所述的一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金及其制备方法，其特征在于：所述金属碳化物占原料总重量的0-3％。


3.根据权利要求2所述的一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金及其制备方法，其特征在于：所述金属碳化物中的金属元素为Cr、V、Ta、Ti中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金及其制备方法，其特征在于：所述金属氮化物占原料总重量的0-3％。


5.根据权利要求4所述的一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金及其制备方法，其特征在于：所述金属氮化物中金属元素为Cr、V、Ta、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Mn、镧系稀土元素中的一种或多种。


6.根据权利要求5所述的一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金及其制备方法，其特征在于：所述WC粉末和/或Co粉末和/或添加剂的粒度为0.1-1μm。


7.一种高硬度高强度WC-Co基硬质合金的制备方法，其特征在于：包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永忠，汤昌仁，曾程遥，
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