[发明专利]硬质合金脱除成型剂工艺中的精确控碳方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金生产方法，特别涉及硬质合金生产中脱除成型剂的工艺。

背景技术

在现有的硬质合金生产过程中及科研过程中，脱除成型产品中添加的各类成型剂如橡胶、石蜡、高分子化合物SBS、SPB等是一个必不可少的中间关键工序。目前脱除工艺有二种：一种是在脱除炉内利用氢气或利用分解氨(75％氢气十25％氮气)作为脱除成型剂的载流及保护气氛的方法；另一种是在真空烧结炉内，采用真空或真空加氢气脱除石蜡的方法。前一种方法在许多硬质合金工厂中被普遍采用，由于采用氢气或分解氨气体，在脱除成型剂的过程中，氢总是具有较强的脱碳作用，这使得炉内产品的控碳非常困难，时间长短基本上是根据经验来控制的。这样，同一炉脱除成型剂后的产品的碳含量根本达不到一致，炉内上、中、下、左、右层都有较大差别，经常发生2～10％碳含量偏低或偏高的现象，使得合金性能偏差很大，合格率下降。甚至还出现整炉产品严重渗碳或脱碳的严重结果，使得整炉产品报废。

硬质合金碳含量的控制是关键中的关键，现代硬质合金理论告诉我们，只要做到低碳侧控碳或者高碳侧控碳，就能做出高质量硬质合金。但是，目前用氢气或分解氨气的脱除炉，基本上做不到这一点。因此，在硬质合金的生产工艺中，脱除成型剂工艺中的控碳问题急待解决。

发明内容

本发明的目的在于解决现有硬质合金生产脱除成型剂过程中控碳困难的问题，提供一种能实现对整炉产品精确控碳的方法。

本发明的技术方案为：将天然气与氢气、或天然气与分解氨混合，作为脱除成型剂的载流及保护气氛，代替现有单纯以氢气(或分解氨)，用于硬质合金脱除成型剂工艺。随着脱除成型剂工艺中温度的逐渐升高，天然气与氢气(或分解氨)的混合比例按体积比在5～0.2：1之间适当调整，当温度较低时，天然气与氢气(或分解氨)的混合比例按体积比为5：1，当脱除温度升高时，逐渐减少天然气，增加氢气。根据压坯的原始碳含量，通过增加或减少天然气与氢气(或分解氨)的比例，可以实现对整炉产品的精确控碳。对不同牌号的硬质合金，在脱除成型剂的不同的温度阶段，天然气与氢气(或分解氨)的混合比例可以通过数次试验调节获得。

在360℃以上的阶段，天然气与氢气(或分解氨)在0.2～5:1体积比的范围内，通过加大天然气与氢气(或分解氨)的比例，可实现增碳；通过减少天然气与氢气(或分解氨)的比例，可实现减碳，从而对碳偏低或偏高的压坯进行精确控碳。

现有生产中，用氢或分解氨气炉中进行脱除成型剂，由于氢具有较强的脱碳作用，这使得炉内产品的控碳非常困难，而发明人经过摸索发现，用天然气与氢气(或分解氨)混合，通过调节天然气与氢气(或分解氨)的比例，则能使之成为减碳气氛、中性气氛或渗碳气氛。并且，天然气除主要成分甲烷外，还含有乙烷、丙烷、丁烷等气体，实验表明比起纯甲烷，天然气的活性要大得多。因此，与现有技术相比，采用本发明的天然气与氢气作为脱除成型剂的载流及保护气氛，能实现对硬质合金两相区内低碳侧控碳或高碳侧控碳的超精确控碳，从而告别依靠人为经验生产，大大提高硬质合金质量和生产率。并且，管道天然气作为工业用途价格远远低于氢气或分解氨或甲烷，因此非常适合生产，性能好，生产成本大大降低。

具体实施方式

实施例1

如表1所示，采用天然气加氢气作为脱除成型剂的载流及保护气氛，对压坯牌号为WC-8％Co，型号为ZQ14*15的合金按表1的升温和保温步骤进行成型剂脱除。表1中显示了脱除工艺中各温度阶段天然气与氢气的对应比例，以及脱除成型剂后压坯的碳分析结果。为避免舟皿带来的干扰，本实施例采用板式舟，让气体完全从产品周身流过。天然气通过分子筛过滤后使用。

实施例1说明在对应各温度阶段只要天然气和氢气比例合适，碳分析结果非常好。

表1 实施例1脱除成型剂工艺及压坯抽查碳分析结果

实施例2

基本工艺和压坯同表1，不同的是630℃升到后由恒温60分钟改为恒温120分钟，抽查压坯碳分析结果为5.68，5.67，5.65，5.68，5.65，5.67。实施例2说明，尽管延长60min，碳含量基本不变。而现有生产中，用氢或分解氨气进行脱除成型剂，630℃温度下恒温60min后，恒温时间每延长20min，碳含量大幅降低。

实施例3

工艺和压坯同表1。在460℃后，天然气与氢气比例由为0.71～0.78：1，最后抽查压坯碳分析结果如表2所示。

表2 实施例3脱除成型剂工艺及压坯抽查碳分析结果