一种硬质合金及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种硬质合金及其制备方法与应用，该制备方法包括以下步骤：将硬质相、粘结相和Cr3C2混合湿磨再进行压铸成压坯，脱蜡和烧结即得硬质合金。本发明专利技术通过控制压坯相对密度制备硬质合金，制备出来的硬质合金，不仅其硬度和抗弯强度能够满足高温工况下使用需求，而且合金的生产成本和生产所需时间大幅度降低，工艺控制简单，可以实现产业化生产。可以实现产业化生产。可以实现产业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，具体是一种硬质合金及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]硬质合金分为低粘结相合金、中粘结相合金和高粘结相合金三种，其中高粘结相硬质合金主要用作冲击负荷较大的冷镦模、冷锻模、冲压模和轧辊等。在制备硬质合金过程中，成型剂的脱除是石蜡裂解为碳氢化合物从烧结体排出的过程，然而高粘结相硬质合金中的粘结相含量高，碳氢化合物排出时的通道容易被粘结相堵住，导致成型剂不容易脱除，组织中容易出现缺陷，进而硬质合金抗弯及抗冲击性能降低。目前为了解决这一问题，通常通过延长高粘结相硬质合金脱蜡时间来确保成型剂彻底脱除干净，但是会导致高粘结相硬质合金生产成本高，并且生产周期长。
[0003]因此，本专利技术提供了一种硬质合金的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种硬质合金的制备方法，该方法制备工艺简单生产周期短。
[0005]本专利技术还提供了上述制备方法制得的硬质合金。
[0006]本专利技术还提供了上述硬质合金的应用。
[0007]具体如下，本专利技术第一方面提供一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将硬质相、粘结相和Cr3C2混合后制得混合料；
[0009]S2、将所述混合料和成型剂混合后进行湿磨、压铸成压坯；
[0010]S3、将所述压坯脱蜡和烧结；
[0011]所述压坯的密度为38％
‑<br/>45％；
[0012]所述硬质相为WC；
[0013]所述粘结相包括Co和Ni；
[0014]所述硬质相和粘结相的质量比为65.0
‑
75.0：24.7
‑
34.7。
[0015]根据本专利技术硬质合金技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：
[0016]本专利技术通过降低压坯相对密度，可使压坯空隙增大，脱蜡时成型剂(石蜡等)裂解的碳氢化合物气体更容易排出，制备出来的硬质合金产品，不会因为脱蜡不彻底而出现结构缺陷、孔洞和钴池的不良现象，进而降低硬质合金硬度和抗弯性能，并且碳氢化合物气体的快速排出，从而缩短了脱蜡时间，缩短整体生产周期。
[0017]同时粘结相中的Co对WC具有优异的润湿性，同时也具有优越的力学性能，Co用作粘结相可提高合金的韧性，提高其含量有利于在烧结过程中出现收缩现象，使压坯空隙降低，进而提高硬质合金产品的密度，提高硬度。但Co为稀有金属，添加过多会使得合金的成本升高，因此添加一定含量Ni可以提高粘结的作用还可减低成本。
[0018]在硬质合金生产中添加Cr3C2能细化WC晶粒，提高合金的强度和硬度，同时Cr3C2还能提高合金的耐腐蚀性能。
[0019]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述粘结相中Co和Ni的质量比为13.0
‑
17.0：12.7
‑
16.7。
[0020]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述脱蜡阶段由升温段和保温段组成；
[0021]所述升温段为从20℃
‑
30℃升温至400℃
‑
600℃；
[0022]所述保温段的温度为400℃
‑
600℃；
[0023]所述脱蜡的时间为20h
‑
26h。
[0024]在脱蜡过程中温度慢慢升高，成型剂逐渐分解或气化，升温至保温温度后保温一段时间，可以进一步使气化的成型剂从压坯中脱出。脱蜡的时间太短导致压坯中成型剂不能彻底脱除干净，造成硬质合金的组织中容易出现缺陷，最终使得硬质合金抗弯及硬度性能降低，脱蜡时间过长导致硬质合金生产成本高，并且生产周期长。
[0025]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的时间为30h
‑
50h。
[0026]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的时间为35h
‑
48h。
[0027]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的时间为40h。
[0028]球磨时间太短，各组元不能充分的混合均匀，合金易产生孔隙及其它缺陷。球磨时间大于50小时，混合料物料过细，压制压力太高，压制时压坯易产生分层和裂纹。在30h
‑
50h范围内，湿磨时间越长，物料各组元之间的混合越来越均匀，物料越来越细，硬度和抗弯强度升高，断裂韧性降低，烧结毛坯孔隙度减少，加速烧结“溶解
‑
析出”过程，使碳化钨不均匀长大，改变碳化钨晶粒组成和形貌。通过控制适当的球磨时间，可得到兼有高硬度和高韧性的硬质合金。
[0029]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的球料比为3
‑
7:1。
[0030]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的球料比为4
‑
6:1。
[0031]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的球料比为5:1。
[0032]球料质量比越大，研磨球介质的量就越多，这将会使物料受到的剪切应力和冲击频次增大，进而保证较好的粉碎效果，可以保证WC颗粒外包复Co和Ni的混合粉末粒径合适，然而，球料质量比持续增大，研磨球之间的自磨损会加剧，这一定程度上降低了球和物料两者的相互作用，使得混合粉末细颗粒的含量下降，研磨不够均匀，颗粒破碎效率较低，能耗也会随之增加。
[0033]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的液固比为200ml/kg
‑
400ml/kg。
[0034]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的液固比为250ml/kg
‑
350ml/kg。
[0035]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述湿磨的液固比为300ml/kg。
[0036]液固比小时，料浆过稠，研磨球与相邻粉末颗粒的相对运动阻尼过大，研磨效率会降低，液固比大时，料浆过稀，研磨球与粉末颗粒的接触概率小，研磨效率也不高。同时料浆的粘度不合格，会严重影响后续工艺过程的顺利进行，最终影响到硬质合金力学性能。
[0037]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述烧结的温度为1350℃
‑
1420℃。
[0038]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述烧结的温度为1380℃
‑
1400℃。
[0039]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述烧结的温度为1390℃。
[0040]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述烧结的时间为40min
‑
50min。
[0041]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述烧结的时间为42min
‑
48min。
[0042]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述烧结的时间为45min。
[0043]烧结温度和时间长短可影响烧结体的孔隙率、密度、强度和硬度。烧结温度高，烧结时间长，会降低产品性能，甚至导致产品过烧缺陷。烧结温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将硬质相、粘结相和Cr3C2混合后制得混合料；S2、将所述混合料和成型剂混合后进行湿磨、压铸成压坯；S3、将所述压坯脱蜡和烧结；所述压坯的密度为38％
‑
45％；所述硬质相为WC；所述粘结相包括Co和Ni；所述硬质相和粘结相的质量比为65.0
‑
75.0：24.7
‑
34.7。2.根据权利要求1所述一种硬质合金的制备方法，其特征在于，所述粘结相中Co和Ni的质量比为13.0
‑
17.0：12.7
‑
16.7。3.根据权利要求1所述一种硬质合金的制备方法，其特征在于，所述脱蜡阶段由升温段和保温段组成；所述升温段为从20℃
‑
30℃升温至400℃
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600℃；所述保温段的温度为400℃
‑
600℃；所述脱蜡的时间为20h
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤郡，龙坚战，孟湘君，崔焱茗，谢地，陈恺，
申请(专利权)人：株洲硬质合金集团有限公司，
类型：发明
国别省市：