[发明专利]一种用于切割碳纤维复合材料的硬质合金刀具主体制备方法

摘要

本发明提供了一种用于切割碳纤维复合材料的硬质合金刀具主体制备方法，用以解决现有切割碳纤维复合材料切割刀具易磨损、热稳定性差的问题，通过对硬质合金刀体混合料的成分进行改进、优化工艺步骤，使硬质合金刀具主体合金组织均匀致密、强度高、耐磨性好，加工稳点性高，对碳纤维复合材料的切割效果和加工效率都有显著提升。

主权项

1.一种用于切割碳纤维复合材料的硬质合金刀具主体制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一：制备混合料，将钴粉、碳化铬粉、碳化钨粉、碳化钽粉、碳化钛粉及碳化铌粉混合，其中钴粉质量占比为11.7‑26.1％，碳化铬粉质量占比12.5‑20.4％，碳化钨粉质量占比56.2‑67.6％，碳化钽粉质量占比0.04‑0.97％，碳化钛粉质量占比0.12‑0.89％，碳化铌粉质量占比0.02‑0.80％，其中，钴粉外观呈均匀一致的深灰色，无肉眼可见的夹杂物及结块，过120目筛网，钴粉中Co+Ni(％)>99、N(％)≤1.0、O(％)≤0.5、C(％)≤0.1、Fe(％)≤0.3，且松装密度(g/cm3)≥0.75；碳化铬粉外观呈灰色，粒度均匀，无肉眼可见的夹杂物及结块，过120目筛网，碳化铬粉中Cr3C2(％)>99.2，总碳含量(％)为11.68±0.05，化合碳含量(％)≥11.12，游离碳含量(％)≤0.56，其他杂质含量(％)不大于0.082；碳化钨粉外观呈深灰色，颜色应均匀一致，无机械杂物，具体地，WC(％)≥99.8、总碳含量(％)为6.13±0.05，化合碳含量(％)≥6.07，游离碳含量(％)≤0.06，其他杂质含量(％)不大于0.044；碳化钽粉外观呈均匀一致的浅黄色，无肉眼可见的杂质，过150目筛网，碳化钽粉中总碳含量(％)≥6.20、游离碳含量(％)≤0.20、Fe(％)≤1.0、O(％)≤0.15；碳化钛粉外观呈均匀一致的浅灰色，无肉眼可见的杂质，过150目筛网，碳化钽粉中总碳含量(％)≥24.14、游离碳含量(％)≤0.63；碳化铌粉外观呈均匀一致的黑灰色，无肉眼可见的杂质，过150目筛网，碳化钽粉中总碳含量(％)≥11‑12、游离碳含量(％)≤0.30、N(％)≤0.10、松比g/cm3≤3.5；步骤二：湿磨混合料，将上述混合料装入球磨机中，采用合金球，设置转速34‑36r/min，每湿磨8小时取样分析，直至连续随机取样五次磨制粒度均匀且直径小于1.0μm；步骤三：湿磨料的干燥，料浆沉淀12‑24小时后，抽出上层清酒精，将下层料浆转往干燥；料浆采用湿法合批，即将两批料均匀装入震干器的两个圆筒内，装料量应小于圆筒容积的90％；步骤四：混合料的鉴定，取样1kg，一部分做化学分析Co、C、O2、Ni、Fe、Ti元素，另一部分掺入5.5‑6.3％汽油橡胶溶液并在120‑160℃下过60‑80目，擦碎压成抗弯条，编号试烧，将合金磨片后，然后进行金相分析和物理性能测定；步骤五：混合料的掺胶(蜡)制粒，为了增加压制品强度和改善混合料的压制成型性能，在压制前加入橡胶或石蜡溶液混合，然后干燥、擦碎、制粒后以便自压机用料；步骤六：压制成型，将混合料装入压膜框内并置于压机上，使粉末压缩而成所需形状及尺寸。所述压机可为杠杠自压机、双向自压机或油压机，收缩系数要求：自压机：1.185‑1.22；油压机1.21‑1.27；步骤七：为消除压制品内部应力，对压制品脱蜡(胶)预烧，在去除残存橡胶汽油和石蜡汽油，以增加制品强度，便于后续加工、转移、检查。在钟罩式氢气炉中对压制品进行脱蜡(胶)预烧；步骤八：对完成预烧后的压制品进行真空烧结，设定真空度13.33‑26.66pa，在200min内将温度从室温升至1150℃，在1100‑1150℃之间保温45min，再设定真空度为6.66‑13.33pa，在130min内将温度从1150升至1410℃，在1400‑1410℃之间保温40min。烧结成品喷砂后表面无氧化现象，颜色均匀；断口组织应均匀一致，无黑心、孔洞、严重渗碳、脱碳、欠烧、过烧、分层、裂纹、未压好和麻孔等缺陷，断口脏化率小于8％。