[发明专利]一种超细超微粒硬质合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种超细超微粒硬质合金及其制备方法和应用。以质量百分比计，该硬质合金由以下组分制备而成：粘结相含量为11.5～18.5％，晶粒生长抑制剂含量为0.4％～1.2％，余量为WC；该硬质合金的洛氏硬度为89.5～91.0HRA，断裂韧性为11.5～18.0Mpa·msupgt;1/2/supgt;，抗弯强度≥3500MPa。本发明的硬质合金综合性能优良，具有较高的硬度、较高的断裂韧性、优良的耐刃口崩缺性能、耐磨性能、耐腐蚀性能，微观组织均匀，孔洞、夹粗等缺陷少，适用于引线框架类铜及铜合金、电子连接器类各类不锈钢等高端高速精密级进冲压模具，其使用寿命较常规硬质合金大幅提高。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种超细超微粒硬质合金及其制备方法和应用。

背景技术

引线框架和电子连接器是计算机、通讯和消费类电子等3C领域和汽车、锂电池和工业设备中的重要部件，其均是通过电子精密级进冲压设备生产的零部件产品。硬质合金材料是制备精密电子级进冲压模具的关键原材料，材料本身的物理力学性能及微观组织结构特点直接影响精密级进模具的可加工性、加工精度、耐磨性、刃口锋利性和耐崩缺性，使用寿命及稳定性等使用性能。引线框架和电子连接器分别涉及的加工材质为铜及铜合金和各类不锈钢的冲裁，由于其冲裁材质特性的不一致，其对硬质合金模具材料的性能要求也存在细分的技术要求。

近年来国内外硬质合金同行企业在此领域开发了多款适用于电子级进冲压用模具材料的新材质，其材质设计思路和实施路径各有差异，材料设计端和实际应用端的相对孤立使得该领域材质的应用尚未形成统一的技术导向，已有技术多重点关注硬质合金磁力、钴磁、断裂韧性、硬度及合金制备过程中的控碳、控氧问题，其对合金的微观组织形态及缺陷、晶粒形貌分布关注度相对较低，然而合金中的缺陷是导致材质失效的关键源头。

现有技术中《一种低载荷高速冲压精密模具用硬质合金及其制备方法》(CN103667844A)、《一种电机级进模用硬质合金模具材料及其制备方法》(CN106048361A)、《耐腐蚀抗EDM加工开裂的混晶硬质合金及制造方法》(CN 106702248 A)、《一种级进冲压用硬质合金制备方法》(CN113943873A)等均是针对电机级进冲压领域，具体涉及冷轧板SPCC、硅钢片、矽钢片的冲裁加工，多为各类电机铁芯加工领域服务，虽然其采用的WC和粘结相含量及其他添加剂与本专利存在重合之处，但其采用的均为双晶或多晶WC的材质设计思路，其采用的WC原料通常由超细颗粒和中粗颗粒组成，重点考虑断裂韧性和耐腐蚀的EDM加工性能。

因此，本专利是在充分探究分析已有牌号物理性能和使用性能的基础上，高度运用材料学、粉末冶金、硬质合金设计及相关分析检测方法，在关注材料基本物理性能的基础上，进一步通过工艺制备方法调控，解决了已有材质通常易出现的不耐磨、刃口易崩缺及加工内应力引发的裂纹问题，发明了物理性能稳定、微观组织及缺陷可控、加工性能优良、使用寿命更优的系列新材质，更好的满足了电子级进冲压的高耐磨和长寿命要求，打破了国外对这一技术壁垒的长期封锁。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种超细超微粒硬质合金及其制备方法和应用。提供一种稳定可靠、细分使用更专业、使用寿命更长的电子级进冲压用硬质合金模具材料及其制备方法，有效的克服了进冲压用硬质合金模具材料产品刃口易崩缺、耐磨性差、使用寿命低、加工过程易开裂等问题。

第一方面，本发明提出了一种超细超微粒硬质合金，以质量百分比计，该硬质合金包括以下成分：粘结相含量为11.5～18.5％，晶粒生长抑制剂含量为0.4％～1.2％，余量为WC；该硬质合金的平均晶粒≤1μm，优选0.5μm～0.9μm；洛氏硬度为89.5～91.0HRA，断裂韧性为11.5～18.0Mpa·m^1/2，抗弯强度≥3500MPa。

根据本发明，在实际生产中，余量的WC粉中可包含小于0.1％的微量杂质，所述微量杂质可以为硫、钙、铁、氟、钾、钠等，微量杂质含量应尽可能控制较最低，微量杂质总量≤0.1％。