[发明专利]具有多组不同成份的团粒结构硬质合金的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于硬质合金制品的生产方法，特别是一种由多组(多级)不同比例硬质相、粘结相的团粒构成的硬质合金的生产方法。采用该方法生产的硬质合金制品可广泛用作铸铁类切削刀具、金属拉伸模具及冲压模具、耐磨另件、量具，以及石油地质钻探、矿山及煤矿采掘工具等。

背景技术

常规WC—Co基硬质合金材料，WC相是弥散分布在Co相中，其金相组织均匀、机械性能一致。且随着硬质相(WC)粒度的细化，强度、硬度大幅度提高。相应地由于硬质相太细、钴相平均自由程小，因而变形能力差，加之金相组织均匀，抗断裂性较低。因而这种金相结构均匀的硬质合金类制品存在着高硬度、高耐磨性与强韧性之间难以协调的矛盾。即当减少合金中钴(Co)的含量以提高其硬度和耐磨性时，合金体的韧性即随之下降，反之则影响其硬度和耐磨性。如对于切削刀片、金属拉伸模具及冲压模具、矿山及煤矿采掘工具、石油地质钻探工具等硬质合金制品，在使用中既要求具有很高的硬度和耐磨性、又要求具备较强的韧性。而金相组织一致的制品在使用过程中、一旦表面产生裂纹，其裂纹将很快扩展并导致整个工、模具破裂而报废。针对上述缺陷美国阿拉巴玛大学(ALABMA)在博士论文《双重结构硬质合金其微观结构—性能之间的关系》(作者XIN DENG 2002年)中、公开了一种首先采用WC和Co粉混合、掺蜡，配成含Co6wt％的掺蜡混合料；然后将掺蜡混合料采用喷雾法制得带蜡的团粒，再经250～500℃预烧脱蜡，脱蜡后的团粒在1200℃温度下烧结成合金化团粒；所得合金化团粒再与Co粉简单混合配成总含Co量达16wt％的混合料，最后将该混合料置于热压烧结炉内、在低于液相的温度及35MPa压力下烧结成含Co6wt％和含Co16wt％的双重(2组)团粒结构的硬质合金。该方法生产出的带双重微观团粒结构的硬质合金制品，虽然在一定程度上克服了金相组织均匀、机械性能一致的硬质合金制品所存在的高硬度、高耐磨性与强韧性之间难以协调、以及在使用中一旦表面产生裂纹，其裂纹将很快扩展而导致合金体破裂、报废等弊病。但却存在其一、只能制备双重(2组)不同成份团粒结构的硬质合金，两组团粒之间的成份中Co含量的梯度(差距)不能太大，否则影响制品综合性能提高；其二、采用喷雾法制得带蜡的团粒，再经预烧脱蜡及合金化烧结，所得合金化团粒呈空心结构，既增加了后续工艺合金烧结的难度，又将造成合金制品的孔隙度高、脆性加大；其三、喷雾法制粒其设备投资昂贵、生产成本高；等缺陷。因此，采用该方法亦难获得综合机械性能更优良的制品。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种具有多组不同成份团粒结构硬质合金的生产方法。以平衡常规硬质合金制品所存在的高硬度、高耐磨性与强韧性之间难以协调的矛盾，降低制品的孔隙度及脆性，在制品的硬度、耐磨性不下降的条件下，大幅度提高其断裂韧性；达到有效提高制品的综合机械性能及应用范围，降低生产设备的投资及生产成本等目的

本发明的解决方案是首先采用原料WC粉与Co粉配成低Co含量混合粉，再经烧结成预合金块，然后将其破碎并球磨制得第一组具有低Co团粒结构的预合金粉料；然后再向预合金粉内补加Co粉至第二组团粒结构拟含Co量、混合均匀后，装入石墨模具内热压烧结成合金块(或真接热压烧结成具有两组不同成作团粒结构的硬质合金制品直接使用)；再将合金块破碎后球磨成粉料、并向粉料中补加Co粉至拟生产合金制品最终含Co量、混合均匀后将混合粉料置于石墨模具中真空热压烧结制得具有三组不同成份团粒结构的硬质合金制品；从而实现其目的。因而，本发明方法包括；

A、球磨配料:以总配料量计，将90-96wt％的工业用WC粉及4—10wt％的Co粉置于球磨机内，球磨混合36-76小时得混合粉料；

B、制预合金块：向混合粉料内加入粉料重1-2wt％的成型剂、球磨混合均匀后压制成坯块，然后送入烧结炉内，在1380—1460℃温度及真空或氢气保护下烧结6—12小时，得预合金块；

C、制预合金粉：首后将所得预合金块机械破碎至≤5mm，然后送入球磨机内球磨12-24小时后，过筛选择出80-160目之间的预合金粉待用；

D、二次配Co及烧结：向预合金粉料中加入Co粉至总Co含量为12-18wt％、球磨混合8-12小时后，装入石墨模具中并送入烧结炉内，在10-25MPa压力及真空或氢气保护下固相烧结1-3小时，得具有2组不同成份团粒结构的硬质合金块或可以直接使用的硬质合金制品；