CN101285146B

CN101285146B - 一种热墩热冲模用非均匀硬质合金及其制备方法

Info

Publication number: CN101285146B
Application number: CN2008100312313A
Authority: CN
Inventors: 陈明
Original assignee: ZHUZHOU JINGGONG CEMENTED CARBIDE CO Ltd
Current assignee: ZHUZHOU JINGGONG CEMENTED CARBIDE CO Ltd
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: CN101285146A

Abstract

一种热墩模具用材料及其制备工艺。其产品的成份及重量百分比为：钴12～20％，镍3～10％，20～25μm的碳化钨50～70％，1.0～1.5μm的碳化钨10～30％。其制备方法是按比例取各原料，混合均匀，成混合物，将混合料按球料比3～5∶1，液固比450～520ml/Kg，在球磨机内以酒精或丙酮为介质进行湿磨，球磨机转速为36r/min，研磨时间20～30小时，再经干燥、压制成型，然后在真空炉内烧结，得产品。本发明运用硬质合金材料非均匀结构理论，在合金中钴含量一定的条件下，合理搭配粗颗粒碳化钨粉和细颗粒碳化钨粉的比例，提高合金的断裂强度和韧性，必然增加合金的硬度和耐磨性。选择不同的钴、镍含量配比，分别配制出冲击韧性、耐磨性不同的合金。镍粉有利于提高合金的抗高温氧化性。

Description

一种热墩热冲模用非均匀硬质合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及到一种硬质合金及其制备工艺，特别涉及一种高强度耐磨耗的热墩热冲模具用材料及其制备工艺。

背景技术

硬质合金因为具有高强度、高硬度等特点，被誉为工业的牙齿，是一种应用广泛的工具材料。但是目前的硬质合金产品普遍存在的技术问题是如何使高强度与高硬度性能优点有机结合，当合金具有高强度时，往往硬度低，耐磨性差，具有高硬度时，又往往强度低，韧性差。如何尽可能做到高强度与高硬度的同步实现，满足各种工程机械、凿岩工具、耐磨零件的特殊要求，始终是硬质合金研究的目标与方向。目前国内外在冲压成型工业中广泛采用硬质合金作为成型模具，将钢坯冲压成螺丝螺帽等产品，由于在这种工作状态下，成型冲头承受的冲击力大，冲击次数频繁，而且温度高，就要求制造成型冲头等成型模具的合金既有高强度，又有高硬度，还需承受1000℃左右的温度，须具有良好的抗氧化性。目前，广泛用作制造该类成型模具的合金是由粗颗粒碳化钨粉与20％左右的钴制备的硬质合金材料，其硬度低，一般为HRA82～84左右，抗弯强度为2500MPa左右，因此在使用过程中不耐磨，且在高温下易氧化，无法完全满足使用要求。中国专利(200310110532.2)公开了一种非均匀硬质合金的制备方法。但其主要针对用于制造铲雪片用的硬质合金，由于其钴含量低仅为11～12％，主要碳化钨粉的粒度细(9.01～13μm)，虽能满足铲雪片的工作状态要求，也达到了制作热镦热冲模具的强度要求，但冲击韧性较差，且其成分为纯碳化钨-钴，不耐高温，抗氧化能力弱，因此不适宜制作硬质合金热镦模具，需进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种热墩热冲模具类产品用硬质合金，它既有高强度，又有高硬度，且具有良好抗氧化性。

本发明的另一目的是提供一种热墩热冲模具类产品用硬质合金的制备方法，它能使所生产的硬质合金满足上述要求。

本发明的技术方案是：

一种热墩热冲模具类产品用硬质合金，其特征在于：该合金成份及重量百分比为：

钴12～20％，镍3～10％，20～25um的碳化钨50～70％，1.0～1.5um的碳化钨10～30％。

作为对本发明的进一步改进，所述的合金成份及重量百分比为：

钴12～18％，镍3～6％，20～25um的碳化钨60～70％，1.0～1.5um的碳化钨10～20％。

钴15％，镍5％，20～25um的碳化钨60％，1.0～1.5um的碳化钨20％。

一种热墩热冲模具类产品用硬质合金的制备方法，其特征在于：按比例取各原料，将粉料混合均匀，成混合物，将混合料按球料比3～5∶1，液固比450～520ml/Kg，在球磨机内以酒精或丙酮为介质进行湿磨，球磨机转速为36r/min，研磨时间为20～30小时，再经干燥、压制成型，然后在真空炉内进行烧结，制备出高强度、高硬度、耐高温的非均匀结构硬质合金材料。

本发明的有益效果在于：

1、运用硬质合金材料非均匀结构理论，在合金中钴含量一定的条件下，合理搭配粗颗粒碳化钨粉和细颗粒碳化钨粉的比例，由于碳化钨晶粒或形状差异较大，加入一定量的细颗粒碳化钨，可对大颗粒碳化钨之间的间隙进行一定程度的填充，有利于减少合金的孔隙度、裂纹源数目或减少裂纹源的尺寸，提高合金的断裂强度和韧性，必然增加合金的硬度和耐磨性。

2、针对不同的加工条件，可选择不同的钴、镍含量配比，分别配制出冲击韧性、耐磨性不同的合金。

3、在粘结相中加入一部分镍粉，有利于提高合金的抗高温氧化性。因此采用本发明方法制备的硬质合金热墩模其硬度达到HRA85左右，抗弯强度达2800MPa左右，且具有良好的抗高温氧化性，使用寿命比现有技术制备的产品提高15％以上。

具体实施方式

本发明用于制作热墩模具时的实施例如下：

实施例1：

一种热墩热冲模具类产品用硬质合金，该合金成份及重量百分比为：钴粉15％，镍粉5％，25um的碳化钨粉60％，1.0um的碳化钨粉20％。

上述热墩热冲模具类产品用硬质合金的制备方法，按比例取各原料，将粉料混合均匀，成混合料，混合料重量为300Kg，将配制好的混合料在300立升可倾式湿磨机内，以酒精作介质进行湿磨，球料比为4∶1，液固比为450ml/kg，球磨机转速为36r/min，研磨时间为24小时，研磨好的料浆经干燥、压制成型后用一体炉进行脱蜡及真空烧结，烧结温度为1470℃，保温时间为60分钟，得产品。所得产品的性能为：硬度85.5HRA，抗弯强度2700MPa。

实施例2：

一种热墩热冲模具类产品用硬质合金，该合金成份及重量百分比为：钴粉12％，镍粉3％，25um的碳化钨粉70％，1.0um的碳化钨粉15％。

上述热墩热冲模具类产品用硬质合金的制备方法，按比例取各原料，将粉料混合均匀，成混合料，混合料重量为300Kg，配制好的混合料在300立升可倾式湿磨机内，以酒精作介质进行湿磨，球料比为4∶1，液固比为450ml/kg，球磨机转速为36r/min，研磨时间为24小时，研磨好的料浆经干燥、压制成型后用一体炉进行脱蜡及真空烧结，烧结温度为1470℃，保温时间为60分钟。产品的性能为：硬度88.0HRA，抗弯强度2850MPa。

实施例3：

一种热墩热冲模具类产品用硬质合金，该合金成份及重量百分比为：钴粉18％，镍粉5％，25um的碳化钨粉65％，1.0um的碳化钨粉12％。

上述热墩热冲模具类产品用硬质合金的制备方法，按比例取各原料，将粉料混合均匀，成混合料，混合料重量为300Kg，配制好的混合料在300立升可倾式湿磨机内，以酒精作介质进行湿磨，球料比为4∶1，液固比为450ml/kg，球磨机转速为36r/min，研磨时间为24小时，研磨好的料浆经干燥、压制成型后用一体炉进行脱蜡及真空烧结，烧结温度为1470℃，保温时间为60分钟。产品的性能为：硬度84.5HRA，抗弯强度2750MPa。

实施例4：

一种热墩热冲模具类产品用硬质合金，该合金成份及重量百分比为：钴粉20％，镍粉5％，25um的碳化钨粉50％，1.0um的碳化钨粉25％。

上述热墩热冲模具类产品用硬质合金的制备方法，按比例取各原料，将粉料混合均匀，成混合料，混合料重量为300Kg，配制好的混合料在300立升可倾式湿磨机内，以酒精作介质进行湿磨，球料比为4∶1，液固比为450ml/kg，球磨机转速为36r/min，研磨时间为24小时，研磨好的料浆经干燥、压制成型后用一体炉进行脱蜡及真空烧结，烧结温度为1470℃，保温时间为60分钟。产品的性能为：硬度83.5HRA，抗弯强度2800Mpa。

本发明包含但不限于上述实施方式，只要采用了粗细颗粒碳化钨搭配使用并加入镍的成份配比，即属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种热墩热冲模具类产品用硬质合金，其特征在于：该合金成份及重量百分比为：钴12～18％，镍3～6％，20～25um的碳化钨60～70％，1.0～1.5um的碳化钨10～20％。

2.根据权利要求1所述的热墩热冲模具类产品用硬质合金，其特征在于：所述的合金成份及重量百分比为：钴15％，镍5％，20～25um的碳化钨60％，1.0～1.5um的碳化钨20％。

3.一种如权利要求1或2所述的热墩热冲模具类产品用硬质合金的制备方法，其特征在于：按比例取各原料，将粉料混合均匀，成混合物，将混合料按球料比3～5∶1，液固比450～520ml/Kg，在球磨机内以酒精或丙酮为介质进行湿磨，球磨机转速为36r/min，研磨时间为20～30小时，再经干燥、压制成型，然后在真空炉内进行烧结，得产品。