一种大尺寸硬质合金的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种大尺寸硬质合金的制备方法，包括以下步骤：S1、先采用模压成型方法制备若干段小尺寸的硬质合金坯件；S2、将各硬质合金坯件一次真空烧结得到硬质合金半成品；S3、平磨各硬质合金半成品的端面，然后依次对接；S4、将对接后的若干段硬质合金半成品整体进行二次真空烧结，得到大尺寸硬质合金成品；其中，二次真空烧结的最高温度为1400-1420℃，二次真空烧结过程中的升温速率为3-7℃/min，二次真空烧结过程中出现液相后保温45-80min。本发明专利技术克服了现有技术中大尺寸硬质合金产品只能通过等静压制生产的限制，且相对于等静压制生产方法，本发明专利技术提供的方法生产成本大大降低，生产周期大大缩短，且产品磨削量小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硬质合金制备领域，具体涉及。
技术介绍
目前，对于长度较大、体积较大的硬质合金产品，国内外一致采用的方法为等静压制生产、真空烧结获得。等静压制生产时，存在以下几个缺点1、产品模具制作周期较长，一套等静压模具从制作到试生产需要15到20天；2、模具价格昂贵，一套等静压模具的价格一般在6000元以上；3、产品生产周期长。因此，现有技术中的等静压制方法一般只在大批量产品生产时得到应用。而针对订单数量较少的大尺寸硬质合金产品，例如阀类硬质合金产品，若采用等静压制生产，则成本较高、且交货周期较长，不能满足客户需求。例如长度大于150mm的阀 类硬质合金产品，从模具制作到成品加工，需要35天以上才能交货，而且采用等静压制方法时其磨削量在50%以上，加之模具制作费用较高，造成生产成本极高。而普通模压方式则难以生产尺寸较大的硬质合金产品，主要存在以下难题(一)压机行程和压力不够；(二)由于产品长度较大，压制时各部分密度差别很大，产品烧结时有极大的变形；(三)由于产品长度较大，真空烧结时产品形成液相，会导致产品弯曲变形，即使通过再加工也难以保证得到所需形状尺寸的产品。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中等静压制生产大尺寸硬质合金产品存在的成本高、产品生产周期长、且不能保证产品形状尺寸，而普通模压方式又不能制备得到大尺寸硬质合金产品的技术问题，本专利技术提供了一种生产成本低廉、生产周期大幅缩短、工艺简单的大尺寸硬质合金的制备方法。本专利技术的技术方案为 ，包括以下步骤 51、先采用模压成型方法制备若干段小尺寸的硬质合金坯件； 52、将各硬质合金坯件进行一次真空烧结，分别得到若干段硬质合金半成品； 53、对各段硬质合金半成品的端面进行平磨，然后将各段硬质合金半成品经过平磨的端面依次对接，对接时使相邻的两段硬质合金半成品完全放平、相邻的两个端面之间无缝接触； 54、将对接后的若干段硬质合金半成品整体进行二次真空烧结，得到大尺寸硬质合金成品；其中，二次真空烧结的最高温度为1400-1420°C，二次真空烧结过程中的升温速率为3-70C /min, 二次真空烧结过程中出现液相后保温45_80min。本专利技术提供的大尺寸硬质合金的制备方法，先通过普通模压成型制备若干段小尺寸硬质合金半成品，然后将其依次对接，在二次真空烧结时半成品之间仍能通过粘结相粘接到一起，通过对二次真空烧结的具体烧结条件(包括烧结温度、升温速率和保温时间)进行适当选择，保证在二次真空烧结后相邻的两段硬质合金半成品的结合面在晶相显微结构上与正常晶相显微结构基本一致，从而得到大尺寸的硬质合金成品，克服了现有技术中大尺寸硬质合金产品只能通过等静压制生产的限制，而且相对于等静压制生产方法，本专利技术提供的方法生产成本大大降低，生产周期大大缩短，且产品磨削量小，节约工时和原料。具体实施例方式本专利技术提供了，包括以下步骤 51、先采用模压成型方法制备若干段小尺寸的硬质合金坯件； 52、将各硬质合金坯件进行一次真空烧结，分别得到若干段硬质合金半成品； 53、对各段硬质合金半成品的端面进行平磨，然后将各段硬质合金半成品经过平磨的端面依次对接，对接时使相邻的两段硬质合金半成品完全放平、相邻的两个端面之间无缝接触； 54、将对接后的若干段硬质合金半成品整体进行二次真空烧结，得到大尺寸硬质合金成品；其中，二次真空烧结的最高温度为1400-1420°C，二次真空烧结过程中的升温速率为3-70C /min, 二次真空烧结过程中出现液相后保温45_80min。本专利技术提供的大尺寸硬质合金的制备方法，先通过普通模压成型制备若干段小尺寸硬质合金半成品，然后将其依次对接，在二次真空烧结时半成品之间仍能通过粘结相粘接到一起，通过对二次真空烧结的具体烧结条件(包括烧结温度、升温速率和保温时间)进行适当选择，保证在二次真空烧结后相邻的两段硬质合金半成品的结合面在晶相显微结构上与正常晶相显微结构一致，从而得到大尺寸的硬质合金成品，克服了现有技术中大尺寸硬质合金产品只能通过等静压制生产的限制，而且相对于等静压制生产方法，本专利技术提供的方法生产成本大大降低，生产周期大大缩短，且产品磨削量小，节约工时和原料。本专利技术中，步骤SI中，模压成型制备硬质合金坯件时，压制高度应该要控制好，压制高度太高则容易产生变形，压制高度太矮则使得整个产品所分段数太多，给二次真空烧结带来难度。本专利技术中，压制高度确定的原则是在保证压坯经过第一次真空烧结时不产生变形的前提下，越高越好。本专利技术的专利技术人通过大量实验发现硬质合金坯件的压制高度与外径之比大于2时，产品烧结时容易变形；因此，本专利技术中，硬质合金坯件的压制高度与外径之比< 2。另外，根据产品的壁厚以及所用物料的钴含量不同，压制高度也可进行适应性调整，本专利技术没有特殊限定。本专利技术中，模压成型制备小尺寸的硬质合金坯件的数量可根据实际所需大尺寸硬质合金产品的具体尺寸进行适当选择。例如，当硬质合金成品最终高度尺寸为240mm、外径为50mm时,可先模压成型制备三段高度为80-82mm的硬质合金还件,但不局限于此。本专利技术中，模压成型制备小尺寸的硬质合金坯件、以及将硬质合金坯件进行一次真空烧结的方法为本领域技术人员的常规方法，本专利技术没有特殊规定。即模压成型和一次真空烧结的条件在本领域常规范围内即可，具体可根据所选用的硬质合金的具体成分进行适当选择。优选情况下，步骤S2中，一次真空烧结的最高温度为1350-1410°C，一次烧结过程中的升温速率为3-7°C /min，一次真空烧结过程中320_540°C时保温150_250min，1350-1410°C时保温60-90 min。步骤S2中，一次真空烧结后，得到的硬质合金半成品具有足够的加工余量，保证完成二次真空烧结后能通过后续加工得到客户所需形状尺寸的产品。本专利技术中，对各段硬质合金半成品的端面进行平磨的目的是保证后续对接时能完全对齐、从而实现无缝对接。优选情况下，对各段硬质合金半成品的端面进行平磨后，粗糙度为0. 8-6. 4。粗糙度< 0. 8时，产品对接后由于摩擦力太小容易产生相对滑移，从而使得产品经过二次烧结后同心度不能满足要求；粗稿度> 6. 4时，不能保证半成品无缝对接。对接时处于两端位置的两段硬质合金半成品在对接时仅其中一个端面用于与相邻的硬质合金半成品对接接触，因此作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤S3中，对接时分别位于两端位置的两段硬质合金半成品在平磨时只需平磨其一个端面，而其余硬质合金半成品平磨时均需处理两个端面。作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤S3中，产品对接时可在相邻的两个接触端面之间填充一定量的添加剂，此添加剂可以是钴粉，也可以是钴粉、镍粉以一定的配比均匀混合的混合物，或是其他单种或多种粘结金属粉末的混合物。在对产品进行第二次真空烧结时，当温度达到1300°C后，所述添加剂慢慢形成液相，在重力及毛细管作用力下，一部分液相渗入到相邻的两截产品中，从而使得多节产品能够更紧密的连接，达到与等静压制生 产、正常烧结后的形态相同、性能基本无差异的大尺寸的硬质合金成品。如前所述，本专利技术的专利技术人通过大量实验发现，本专利技术中，在分段的硬质合金半成品对接后，可通过控制二次真空烧结的条件，保证在二次真空烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、先采用模压成型方法制备若干段小尺寸的硬质合金坯件；S2、将各硬质合金坯件进行一次真空烧结，分别得到若干段硬质合金半成品；S3、对各段硬质合金半成品的端面进行平磨，然后将各段硬质合金半成品经过平磨的端面依次对接，对接时使相邻的两段硬质合金半成品完全对齐、相邻的两个端面之间无缝接触；S4、将对接后的若干段硬质合金半成品整体进行二次真空烧结，得到大尺寸硬质合金成品；其中，二次真空烧结的最高温度为1400？1420℃，二次真空烧结过程中的升温速率为3？7℃/min，二次真空烧结过程中出现液相后保温45？80min。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周锋，
申请(专利权)人：株洲金鼎硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：