一种硬质合金或金属陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硬质合金或金属陶瓷的制备方法，包括采用研磨体研磨，所述研磨体的密度为5

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金或金属陶瓷的制备方法


[0001]本专利技术涉及硬质合金制造
，具体而言，涉及一种硬质合金或金属陶瓷的制备方法。

技术介绍

[0002]硬质合金或金属陶瓷通常采用粉末冶金工艺制备，包括混合料制备、压制成型、烧结等基本工艺流程。其中混合料制备是将WC、Co、Ti(C,N)等各种成分粉末投入研磨机中利用研磨体进行研磨混合的过程。合理的研磨工艺是制备具有良好成型和烧结性能的混合料的关键，还是合金最终组织和性能的主要决定性因素。现在采用WC
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Co硬质合金作为研磨体已成为制备硬质合金混合料的标准，且应选择硬度高、耐磨的细晶粒或超细晶粒的低Co含量(6wt％
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8wt％)牌号，以避免研磨体磨损过快(一般应控制每天的磨损量在0.01％以内)，产生过多的磨屑(粉)，污染物料。但由于WC
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Co硬质合金研磨体密度大(一般大于14.5g/cm3)、单重大，研磨时的冲击动能大，会导致WC等粉末产生极大的加工应变，进而导致WC晶粒产生严重的晶格畸变，显著增加晶内缺陷，影响最终合金的性能。
[0003]尤其是在制备粗晶或超粗晶硬质合金混合料时，过大的冲击动能很容易将原料粉末中的粗大WC单晶破碎，破坏WC晶粒的完整性，诱发加工应变，最终导致无法得到晶形完整、晶内缺陷少的粗晶或超粗晶合金；而在制备细晶或超细晶硬质合金混合料时，由于需要较长的研磨时间，研磨动能大，粉末加工应变严重，会导致混合料的成型性差，烧结活性大，进而引发严重的晶粒异常长大现象，最终影响合金性能。同时，由于制备细晶或超细晶硬质合金需要添加少量(通常为Co重量的5
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15％)的Cr3C2、VC、TiC、TaC等晶粒长大抑制剂(Grain Growth Inhibitor，以下简称GGI)，采用传统的研磨工艺很难将少量添加的Cr3C2、VC、TiC、TaC等GGI分散均匀，烧结时容易出现缺乏GGI的区域晶粒异常长大的问题。另外，在研磨Ti(C,N)金属陶瓷物料时，因Ti(C,N)等粉末硬度更高，WC
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Co硬质合金研磨体磨损大，大量磨屑(粉)进入物料，会明显改变物料的成分配比。
[0004]专利CN106000566A公开了一种用于磁性材料行业的新型球磨方法，其控制陶瓷研磨体的密度在3.0
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6.0g/cm3，硬度7
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9，以降低球磨能耗，提高研磨效率，但该专利中的陶瓷研磨体是用于研磨磁性材料，不适用于硬质合金粉末的研磨，因为陶瓷研磨体磨损后带入的无机非金属杂质于硬质合金不相容，将导致硬质合金组织脏化，形成孔隙(洞)，严重恶化合金性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种硬质合金或金属陶瓷的制备方法，采用密度控制在5
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10g/cm3，硬度控制在90
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94HRa的(W,Me)(Cx,N1
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x)
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Co/Ni/Fe(其中Me为Ti、Cr、V、Ta、Nb、Mo中的一种或多种，x＝0.3
‑
1.0)合金研磨体，研磨体的密度小，在研磨过程中的研磨动能小，可减小粉末加工应变，减少WC亚晶缺陷，提升合金性能的低能研磨工艺。
[0006]本专利技术的通过以下技术方案实现：
[0007]一种硬质合金或金属陶瓷的制备方法，包括采用研磨体研磨，所述研磨体的密度为5
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13g/cm3，所述研磨体的硬度为84
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94HRa。
[0008]优选的，在制备粗晶或超粗晶WC
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Co基硬质合金时，需要轻度研磨，以将原料的粉末团粒，多晶体等打散，保留粗大、完整的WC单晶，着重于对粉末进行均匀混合为主要目的时，应选用密度尽量小，硬度高的研磨体，因此选用研磨体的密度为5
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10g/cm3，当研磨体的密度小于5g/cm3时，研磨动能太小，研磨过程中对粉末的破碎作用过小，导致研磨强度太低，无法打散粉末团粒，当研磨体密度大于10g/cm3时，研磨体的密度太大，研磨动能大，会破碎粗大单晶，破坏晶粒完整性，增大亚晶缺陷。选用研磨体的硬度为90
‑
94HRa，若硬度太小，则研磨体磨损大，过多的磨屑(粉)进入物料中会影响合金性能，若硬度太高，则合金太脆，研磨时容易碎裂。
[0009]优选的，在需要一定的研磨强度和效率，以对原料粉末进行一定程度的破碎，又不至于使粉末产生太严重的加工应变，引发太多的晶格畸变时，应选用密度较高，硬度较高的研磨体。因此选用的研磨体的密度为7
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13g/cm3，所述研磨体的硬度为84
‑
94HRa。
[0010]优选的，在需要一定的研磨强度和效率，以对原料粉末进行一定程度的破碎，又要利用研磨体的磨损引入晶粒抑制剂(GGI)时，应选用密度适中，硬度较低的，以及研磨体中含有晶粒抑制剂成分的研磨体。比如制备细晶或超细晶WC
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Co
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GGI硬质合金时，应选用密度适中，硬度较低的含有较大量GGI成分的GGI
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WC
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Co合金研磨体，研磨体的密度为7
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12g/cm3，所述研磨体的硬度为84
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90HRa。研磨时，研磨体磨损产生一定量的磨屑以合金粉末的形式高度均匀的分散在混合料中成为晶粒长大抑制剂。研磨体的磨损量，即产生的磨屑(粉)量可以通过控制研磨体合金的硬度和研磨时间来控制。
[0011]优选的，在研磨过程中，填充系数为0.3～0.5，所述研磨体与物料的重量比K为(4～10)*ρ/14.8，其中ρ为研磨体的密度。
[0012]优选的，所述研磨体的材质为(W,Me)(Cx,N1
‑
x)
‑
Co/Ni/Fe合金，其中Me为Ti、Cr、V、Ta、Nb、Mo中的一种或多种，x＝0.3
‑
1.0。
[0013]优选的，所述研磨体的材质为，WC
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20TiC
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13Co、WC
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7TiC
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1TaC
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9Co、Cr3C2‑
4.0WC
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1.0VC
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20Co、Ti(C,N)
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25WC
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13Co
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3Mo2C
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7TaC
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1.0VC、Ti(C,N)
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35(W,Ti,Nb)C
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10Co
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5Ni、TiC
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12TiN
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9Mo
‑
5WC
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18Ni、Ti(C,N)
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11(W,Mo)C
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18Ni
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17Fe
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金或金属陶瓷的制备方法，包括采用研磨体研磨，其特征在于：所述研磨体的密度为5
‑
13g/cm3，所述研磨体的硬度为84
‑
94HRa。2.根据权利要求1所述的硬质合金或金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述研磨体的密度为5
‑
10g/cm3，所述研磨体的硬度为90
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94HRa。3.根据权利要求1所述的硬质合金或金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述研磨体的密度为7
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13g/cm3，所述研磨体的硬度为84
‑
94HRa。4.根据权利要求1所述的硬质合金或金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述研磨体的密度为7
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12g/cm3，所述研磨体的硬度为84
‑
90HRa。5.根据权利要求1所述的硬质合金或金属陶瓷的制备方法，其特征在于：在研磨过程中，所述研磨体与物料的重量比K为(4
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10)*ρ/14.8，其中ρ为研磨体的密度。6.根据权利要求1所述的硬质合金或金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述研磨体的材质为(W,Me)(Cx,N1
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x)
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Co/Ni/Fe合金，其中Me为Ti、Cr、V、T...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓灵，雍薇，刘益兴，彭晖，
申请(专利权)人：自贡硬质合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：