一种硬质合金刀头的制造方法技术

本申请涉及合金刀头制造技术领域，公开了一种硬质合金刀头的制造方法，包括原料Co、V、Nb、Cr添加剂、稀土添加剂和WC研磨混合得混合原料；将混合原料和成形剂共同捏合造粒，获得合金喂料；将制得的合金喂料根据需求注射成形，获得所需生坯；将生坯置于烧结炉中，先催化脱脂获得预烧坯，然后升温烧结获得所需的硬质合金刀头；上述原料选用简单，成形和烧结工序简单，能够保证在不影响硬质合金刀头塑性和韧性的同时，进一步提高其强度、耐热性能、耐磨性能和耐腐蚀性能，延长刀头加工寿命，顺应市场需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金刀头的制造方法


[0001]本申请涉及合金刀头制造
，更具体地说，它涉及一种硬质合金刀头的制造方法。

技术介绍

[0002]硬质合金钻头广泛应用于钻孔加工领域。早期所用的钻头为整体式钻头，钻头损坏后需全部废弃。硬质合金以钨材料为主，资源稀少，价格昂贵。为提高材料利用率，组合式钻头得到了大力发展。组合式钻头仅头部是硬质合金(即硬质合金刀头)，刀头与刀柄通过螺纹连接后使用。当组合式钻头刃口损坏后，只需要更换刀头即可，更换的硬质合金量仅占整体钻头的1/5
‑
1/10，组合式钻头由于大大降低了使用成本，得到了市场的广泛认可。
[0003]相关技术中，组合式钻头用刀头多采用原料模压成型制成生坯后，先预烧结制得预烧坯，将预烧坯进行螺纹加工后再次烧结制得刀头。上述制造方法中采用模压机成形，存在生坯成形难度大，设备成本高昂，制造的生坯强度低，脱模阻力大，易产生结构裂纹等技术问题，且进行螺纹加工前，为提高生坯强度，需要先对生坯进行预烧结，增加了处理工序，进而增加了制造成本。基于上述陈述，本申请提出了一种硬质合金刀头的制造方法。

技术实现思路

[0004]为了解决现有硬质合金刀头生坯成形难度大，制造的生坯强度低，脱模阻力大，易产生结构裂纹，制备成本高，制备工序复杂等问题，本申请提供了一种硬质合金刀头的制造方法。
[0005]本申请提供了一种硬质合金刀头的制造方法，采用如下的技术方案：一种硬质合金刀头的制造方法，包括以下步骤：S1、将原料Co、V、Nb、Cr添加剂、稀土添加剂和WC共同加入到研磨机中，研磨混合得混合原料；S2、将混合原料和成形剂共同加入到MIM专用捏合机中捏合造粒，获得合金喂料；S3、根据生产需求，将制得的合金喂料注入合金刀头制造模具，注射成形后获得所需生坯；S4、将生坯置于烧结炉中，先催化脱脂获得预烧坯，然后升温烧结获得所需的硬质合金刀头；所述步骤S2中成形剂为SBS乳液、羧甲基纤维素和聚乙二醇的复配物。
[0006]通过采用上述技术方案，选用硬质碳化钨为主要原料，通过复配添加Co、V、Nb、Cr添加剂、稀土添加剂和成形剂，提高制备过程中合金喂料的润湿性、耐高温性和加工成形性，所得喂料堆积密度高，注射成形后获得的生坯强度高，所得生坯经催化脱脂后煅烧即得所需的硬质合金刀头；本申请原料选用简单，成形和烧结工序简单，能够在保证获得高耐磨硬质合金刀头的同时，减少制造工序，节约生产成本。
[0007]优选的，所述步骤S1中原料重量百分比如下：Co 5
‑
20％、V 0.1
‑
0.5％、Nb 0.1
‑
0.5％、Cr添加剂0.1
‑
0.5％、稀土添加剂0.1
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0.2％、余量为WC。
[0008]优选的，所述步骤S1中原料重量百分比如下：Co 12％、V 0.3％、Nb 0.3％、Cr添加剂0.2％、稀土添加剂0.15％、余量为WC。
[0009]通过采用上述技术方案，选用硬质碳化钨为主要增强原料，复配添加Co、V、Nb、Cr添加剂和稀土添加剂，通过控制各原料的用量，能够有效细化硬质合金刀头的组织晶粒，控制刀头平均晶粒度在0.2
‑
3.0μm，保证在不影响硬质合金刀头塑性和韧性的同时，进一步提高其强度、耐热性能、耐磨性能和耐腐蚀性能，延长刀头加工寿命。
[0010]优选的，所述步骤S1中Cr添加剂由以下方法制得：将Cr粉、Fe粉、Al粉和Ni粉共同加入到研磨机中，研磨得混合粉末，所述Cr粉、Fe粉、Al粉和Ni粉的质量比为5
‑
7:2
‑
3:1:4
‑
6；将混合粉末、改性剂和溶剂共同加入到球磨机中，改性剂为质量比2
‑
3:1的氧化硼和无水碳酸钠的复配物。球磨混合后真空干燥，得Cr添加剂，所述混合粉末、改性剂、溶剂的质量比为14
‑
16:1
‑
2:8
‑
12。
[0011]优选的，所述溶剂为质量比1:3
‑
5的正辛硫醇和无水乙醇的混合物。
[0012]通过采用上述技术方案，将Cr粉、Fe粉、Al粉和Ni粉共混研磨后加改性剂和溶剂进行球磨改性，得到Cr添加剂，所得Cr添加剂用于配方添加，能够增加合金喂料的流动性，减少喂料的缩松，提高喂料致密度，进而提高生坯的强度，降低脱模阻力。
[0013]优选的，所述稀土添加剂为氯化铈、氧化镧、氧化钇中的至少一种。
[0014]通过采用上述技术方案，在配方中添加少量稀土氧化物，能够进一步提高硬质合金刀头的强度、硬度、伸长率、断裂韧性和耐磨性等综合力学性能。
[0015]优选的，所述SBS乳液、羧甲基纤维素和聚乙二醇的质量比为3
‑
5:2
‑
4:1。
[0016]优选的，所述步骤S2中成形剂的掺量为混合原料总质量的6
‑
10％。
[0017]通过采用上述技术方案，选用SBS乳液、羧甲基纤维素和聚乙二醇复配作成形剂，通过控制成形剂用量，能够有效提高合金喂料的流动性、润滑性和致密度，提高制得生坯的强度和热稳定性，通过催化脱脂处理能够有效避免结构裂纹的产生，避免烧结过程中生坯发生爆裂，确保生坯可以进行正常烧结，保证所得硬质合金刀头力学性能的同时，缩短制造工序，降低生产成本。
[0018]优选的，所述步骤S4中催化脱脂的条件为：控制温度为80
‑
160℃，并在烧结炉气氛中通入硝酸，保温处理0.5
‑
1h，然后通入草酸继续保温处理1
‑
2h。
[0019]优选的，所述硝酸流量为3.5
‑
4.5ml/min，草酸流量为4.8
‑
5.5ml/min。
[0020]通过采用上述技术方案，控制催化脱脂的温度、时间，采用硝酸和草酸共同进行催化脱脂处理，能够快速脱除注射生坯中的大部分成形剂，在保证效率的前提下，确保生坯可以烧结出硬质合金刀头毛坯，避免烧结过程中生坯的爆裂，提高了制得硬质合金刀头的力学性能。
[0021]优选的，所述步骤S4中烧结条件为：以8
‑
12℃/min的速率升温至1100
‑
1200℃，保温烧结1
‑
3h后，继续升温至1390
‑
1430℃，保温烧结20
‑
40min，完成烧结后水冷至340
‑
360℃，继续保温1
‑
2h，空冷至室温即得。
[0022]通过采用上述技术方案，控制两段烧结的温度和时间，能够有效保证烧结过程的稳定性，保证获得的硬质合金刀头的组织致密度高、综合力学性能好，烧结完成后通过控制
冷却操作，能够有效减弱晶界脆化，进而进一步提高制得硬质合金刀头塑性和韧性。
[0023]优选的，所述合金刀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金刀头的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将原料Co、V、Nb、Cr添加剂、稀土添加剂和WC共同加入到研磨机中，研磨混合得混合原料；S2、将混合原料和成形剂共同加入到MIM专用捏合机中捏合造粒，获得合金喂料；S3、根据生产需求，将制得的合金喂料注入合金刀头制造模具，注射成形后获得所需生坯；S4、将生坯置于烧结炉中，先催化脱脂获得预烧坯，然后升温烧结获得所需的硬质合金刀头；所述步骤S2中成形剂为SBS乳液、羧甲基纤维素和聚乙二醇的复配物。2.根据权利要求1所述的硬质合金刀头的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中原料重量百分比如下：Co 5
‑
20%、V 0.1
‑
0.5%、Nb 0.1
‑
0.5%、Cr添加剂0.1
‑
0.5%、稀土添加剂0.1
‑
0.2%、余量为WC。3.根据权利要求1所述的硬质合金刀头的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中Cr添加剂由以下方法制得：将Cr粉、Fe粉、Al粉和Ni粉共同加入到研磨机中，研磨得混合粉末，所述Cr粉、Fe粉、Al粉和Ni粉的质量比为5
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7:2
‑
3:1:4
‑
6；将混合粉末、改性剂和溶剂共同加入到球磨机中，球磨混合后真空干燥，得Cr添加剂，改性剂为质量比2
‑
3:1的氧化硼和无水碳酸钠的复配物，所述混合粉末、改性剂、溶剂的质量比为14
‑
16:1
‑
2:8
‑
12。4.根据权利要求3所述的硬质合金刀头的制造方法，其特征在于，所述溶剂为质量比1:3
‑
5的正辛硫醇和无水乙醇的混合物。5.根据权利要求1所述的硬质合金刀头的制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，程鑫，武发绩，
申请(专利权)人：苏州卓米智能制造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：