[发明专利]网状结构硬质合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网状结构硬质合金，即微观结构具有网状形貌的硬质合金， 具体涉及一种微观结构具有网状形貌的球齿用硬质合金材质及其制备方法。

背景技术

球齿用硬质合金，是由钴粉和碳化钨粉末通过粉末冶金方法制备的一类高性 能耐磨材料，因其高的硬度、耐磨性和良好的抗冲击性能，广泛用于凿岩、钻 探等领域。其性能好坏直接关系到凿岩钻头的使用效率和使用寿命。

球齿用硬质合金在使用过程中，世界各国已逐渐形成了较为统一的性能标准 要求，如表1所示。

表1常规球齿用硬质合金的成分和性能

常规球齿用硬质合金的微观组织是一种均匀结构，WC颗粒在钴粘结相基体 上均匀分布。该类材质制备的硬质合金球齿在中硬岩层中的使用效果较好，已 取代了硬质合金钎片。但在高硬度、高致密性岩层中，往往出现不耐磨情况， 使用寿命较短。

美国专利US5880382公开了一种具有网状结构的硬质合金球齿用材质，该 合金是在纯钴基体上分布着硬质合金团粒，因此合金的韧性较好。现场试验表 明，该结构能够明显的提高硬质合金抗冲击性能，适用于要求高韧性的油田开 采。但其耐磨性较低，不适宜在矿用合金领域采用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高耐磨性的矿用硬质合金球齿及其制备方 法，该合金具有网状结构的典型形貌，适宜在高硬度、致密性岩层中使用，使 用寿命能够比常规硬质合金球齿提高15％以上。

本发明的网状结构硬质合金，在硬度较低的硬质合金网状基体上分布有一 定数量的另一种高硬度的硬质合金团粒；所述团粒在网状结构硬质合金中所占 重量比例为70～90％；所述网状硬质合金的硬度为HRA88.5～91，矫顽磁力Hc11～15 kA/m，钴磁Com4.2～7.5，密度14.8～15.2g/cm³；其特征在于：所述团粒中钴的 重量百分比为3.5～6％，TaC小于2％，余量为WC；所述团粒按照常规硬质合金 制备方法单独压制、烧结后的硬度HRA在90～92，矫顽磁力Hc为12～18kA/m； 所述网状基体中钴的重量百分比为6～10％，TaC小于1％，余量为WC；所述网状 基体按照常规硬质合金制备方法单独压制、烧结后的硬度HRA为87～89.5，矫顽 磁力Hc为7～11.8kA/m。

本发明的网状结构硬质合金，其制备方法依次包括以下步骤：按照网状结 构硬质合金中团粒的成分及性能要求，将原料进行配料、湿磨、干燥过筛，然 后掺入成型剂、制粒，制备成团粒；按照网状结构硬质合金中网状基体的成分 及性能要求，将原料进行配料、湿磨、干燥过筛，然后掺入成型剂，制备成料 浆；将重量百分比为70～90％的团粒与料浆混合20～30min；将上述混合料在干 燥箱中干燥，干燥温度80～95℃；将干燥后混合物过60目筛，然后压制；最后 进行烧结，形成网状结构硬质合金，烧结温度：1430～1460℃。

本发明的网状结构硬质合金，其中硬度较高的硬质合金作为团粒，硬度较 低的硬质合金作为网状基体，由于硬质合金团粒的硬度较高，因此耐磨性好， 而基体的硬度低韧性好，从而达到了高耐磨性与高韧性的统一，应用于制作矿 用硬质合金球齿，具有高的耐磨性，解决了硬质合金球齿在高硬度岩层使用寿 命低的问题。

附图说明

图1是本发明的网状结构硬质合金的微观组织照片(X500)。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。

具体实施方式

实施例1：网状结构硬质合金——F10牌号材质及其制备方法

F10牌号材质由A^#材质与B^#材质复合而成，用于制作球齿，其中A^#材质 用于制备硬质合金团粒，B^#材质用于制备硬质合金基体。其成分和性能如表2 所示，重量百分比为80∶20。

首先按照表2中A^#材质的成分要求配料，采用常规硬质合金的制备方法， 即：配料后，在300L球磨机中进行湿磨，球料比为3∶1，研磨介质为酒精，加 量为300mL/kg，湿磨时间30～40h；湿磨后过400目筛网，再干燥，干燥温度 80～95℃；干燥后过筛，然后掺入成型剂，制粒。A^#材质取样烧结后的性能典型 值如表2所示，烧结温度1450±10℃。