一种碳化钨-立方氮化硼复合材料的制备方法技术

一种碳化钨

【技术实现步骤摘要】
一种碳化钨
‑
立方氮化硼复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料工程领域，具体涉及一种碳化钨
‑
立方氮化硼复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]碳化钨基硬质合金作为一种常见耐磨材料，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。硬质合金刀具用于高速切削冷硬铸铁等难加工材料时，存在刃口磨损快，服役寿命短的突出问题，立方氮化硼、金刚石等超硬材料硬度高、耐磨性好，但抗冲击韧性较差，刀具使用过程中经常会出现崩刃甚至崩刀，且聚晶复合片材料多采用高温高压方法获得，例如姜伟等人发表的“PcBN复合片抗弯强度的分析”、“低含量PcBN复合片在高温高压下的合成”。采用上述高温高压方法使得生产工艺复杂，关键耗材顶锤合金成本较高，产品性价比较低，限制了其应用推广

技术实现思路

[0003]基于以上不足，本专利技术提出一种碳化钨
‑
立方氮化硼复合材料的制备方法。
[0004]本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种碳化钨
‑
立方氮化硼复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)：碳化钨
‑
立方氮化硼复合材料组分质量份数包括：碳化钨60～70份、立方氮化硼20～30份、钴5～15份、碳化铬0.1～0.5份、碳化钛0.5～1.5份、铝0.3～0.7；
[0007](2)：准确称取上述质量份数原料，采用360度全方位行星式混料机，加入溶剂混合后得到料浆，然后将得到的料浆在真空干燥箱中进行烘干，过筛后得到分散均匀的混合料；
[0008](3)：将步骤(1)中得到的混合粉体在真空炉中进行净化处理；
[0009](4)：将步骤(2)得到的粉体进行等静压成型，得到刀具棒坯形状；
[0010](5)：将步骤(3)刀具棒坯进行低压烧结，得到刀具棒坯；
[0011](6)：将步骤(4)刀具棒坯进行外圆磨后开刃得到相应刀具产品。
[0012]优选地，步骤(1)中所述碳化钨的粉体平均粒度为0.8μm，纯度≥99％；所述立方氮化硼的粉体平均粒度为2μm，纯度≥99％；所述钴粉的平均粒度为1μm，纯度≥99％。
[0013]优选地，步骤(2)中所述360度全方位行星式混料机的混料条件为：转速100～500rpm、球料比为2:1～8:1、球磨时间为4
‑
16h、溶剂添加量为120～240mL/100g粉料。
[0014]优选地，步骤(2)中所述料浆的烘干条件为：80～140℃下烘干4～10h，真空度≤10
‑2Pa。
[0015]优选地，步骤(2)中所述的烘干后的料浆过200目筛。
[0016]优选地，步骤(3)中所述粉料净化条件为：200～400℃下1～4h、真空度≤10
‑2Pa。
[0017]优选地，步骤(4)中所述等静压成型条件为100～600MPa。
[0018]优选地，步骤(5)中所述的烧结条件为：以2～10℃的速率升温至1300～1500℃，然
后在30～60bar的压力下保温1～4h。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种操作简单，工艺条件容易控制的方法，相比于常用的高温高压工艺方法，产品内部残余应力小，碳化铬具有抑制碳化钨晶粒异常长大的作用，可以得到具有均匀粒度的球状晶体，高硬度立方氮化硼的均匀分散可以提高材料的耐磨性，亚微米级碳化钨的致密结构，确保了产品具有良好的内部结构和机械性能。本专利技术的的工艺方法，采用普通热压烧结炉进行烧结成型，对生产设备的性能要求降低，操作简单，经济效益显著，提供了一种高性价比的碳化钨
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立方氮化硼复合材料。
具体实施方式
[0020]接下来，对专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例1：
[0022]碳化钨
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立方氮化硼复合材料的制备方法，步骤如下：
[0023](1)碳化钨
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立方氮化硼复合材料按质量份数包括：碳化钨60份、立方氮化硼28份、钴10份、碳化铬0.3份、碳化钛1.2份、铝0.5份；
[0024](2)采用360度全方位行星式混料机混料，转速为400rpm，球料比为4:1，球磨时间为16h，酒精添加量为180mL/1000g粉料，得到混合料浆；
[0025](3)混合料浆120℃真空条件下干燥6h，过200目筛得到均匀分散粉料；
[0026](5)对过筛后的粉料400℃下真空净化4h，真空度≤10
‑2Pa；
[0027](5)将净化后的粉体装入模具，静压成型条件为400MPa，热压烧结以5℃的速率升温至1400℃，在50bar的压力下保温4h。
[0028]实施例2：
[0029]碳化钨
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立方氮化硼复合材料的制备方法，步骤如下：
[0030](1)一种碳化钨
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立方氮化硼复合材料，按质量份数包括：碳化钨65份、立方氮化硼24份、钴9份、碳化铬0.3份、碳化钛1.2份、铝0.5份；
[0031](2)采用360度全方位行星式混料机混料，转速为400rpm，球料比为4:1，球磨时间为12h，酒精添加量为160mL/1000g粉料，得到混合料浆；
[0032](3)混合料浆120℃真空条件下干燥6h，过200目筛得到均匀分散粉料。
[0033](4)对过筛后的粉料400℃下真空净化4h，真空度≤10
‑2Pa；
[0034](5)将净化后的粉体装入模具，静压成型条件为400MPa，热压烧结以5℃的速率升温至1430℃，在50bar的压力下保温4h。
[0035]实施例3
[0036]碳化钨
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立方氮化硼复合材料的制备方法，步骤如下：
[0037](1)一种碳化钨
‑
立方氮化硼复合材料，按质量份数包括：碳化钨70份、立方氮化硼20份、钴8份、碳化铬0.3份、碳化钛1.2份、铝0.5份；
[0038](2)采用360度全方位行星式混料机混料，转速为400rpm，球料比为4:1，球磨时间为10h，酒精添加量为120mL/1000g粉料，得到混合料浆。
[0039](3)混合料浆120℃真空条件下干燥6h，过200目筛得到均匀分散粉料。
[0040](4)对过筛后的粉料400℃下真空净化4h，真空度≤10
‑2Pa。
[0041](5)将净化后的粉体装入模具，静压成型条件为400MPa，热压烧结以5℃的速率升温至1450℃，在50bar的压力下保温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化钨
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立方氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)：碳化钨
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立方氮化硼复合材料组分质量份数包括：碳化钨60～70份、立方氮化硼20～30份、钴5～15份、碳化铬0.1～0.5份、碳化钛0.5～1.5份、铝0.3～0.7；(2)：准确称取上述质量份数原料，采用360度全方位行星式混料机，加入溶剂混合后得到料浆，然后将得到的料浆在真空干燥箱中进行烘干，过筛后得到分散均匀的混合料；(3)：将步骤(1)中得到的混合粉体在真空炉中进行净化处理；(4)：将步骤(2)得到的粉体进行等静压成型，得到刀具棒坯形状；(5)：将步骤(3)刀具棒坯进行低压烧结，得到刀具棒坯；(6)：将步骤(4)刀具棒坯进行外圆磨后开刃得到相应刀具产品。2.根据权利要求1所述的碳化钨
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立方氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳化钨的粉体平均粒度为0.8μm，纯度≥99％；所述立方氮化硼的粉体平均粒度为2μm，纯度≥99％；所述钴粉的平均粒度为1μm，纯度≥99％。3.根据权利要求1所述的碳化钨
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立方氮化硼复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述360度全方位行星式混...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高杰，惠蒙蒙，王彬彬，
申请(专利权)人：富耐克超硬材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：