CN102380605A - 一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法 - Google Patents

一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102380605A
CN102380605A CN2011103212412A CN201110321241A CN102380605A CN 102380605 A CN102380605 A CN 102380605A CN 2011103212412 A CN2011103212412 A CN 2011103212412A CN 201110321241 A CN201110321241 A CN 201110321241A CN 102380605 A CN102380605 A CN 102380605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
composite material
carbide
chromium alloy
chromium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011103212412A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102380605B (zh
Inventor
鲍崇高
侯书增
邢建东
高义民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN 201110321241 priority Critical patent/CN102380605B/zh
Publication of CN102380605A publication Critical patent/CN102380605A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102380605B publication Critical patent/CN102380605B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，先制作硬质合金/增强体，再给硬质合金增强体的一端焊接铁钉，然后在焊有铁钉的硬质合金增强体表面镀金属缓冲层，再制作易磨损件模型，把制备好的硬质合金插入易磨损件模型中，铁钉朝外，采用消失模铸造工艺浇铸高铬合金，浇铸成型后，取出铸件，切除铁钉，用金刚石砂轮把工作面打磨平整，然后对工件进行热处理，该复合材料增强相分布均匀、体积分数可控范围大，界面残余应力小、热影响区小、结合良好，复合材料硬质合金位于易磨损件的工作面表层，其厚度为10～15mm，可用于制作矿山、建筑、冶金、电力等领域的常温或高温耐磨易损件。

Description

一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨复合材料制造技术领域，具体涉及一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法。
背景技术
硬质合金由于具有高硬度、耐磨、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，广泛应用于金属加工、矿山开采等领域，但硬质合金制造成本高，脆性较大，不宜用于受冲击力较大的易磨损件。此外，随着我国工业的飞速发展，硬质合金的应用范围和用量也在逐年增多，各种报废的硬质合金工具如钻头、铣刀、铰刀、车刀等以及制备工具时的料头也相应增多；由于目前硬质合金回收再造工艺存在能耗大、设备复杂、环境污染等严重问题，故报废硬质合金没有得到充分有效地利用；而这些报废的硬质合金经过简单的切割加工可制成耐磨复合材料所需的增强相。因此，利用回收报废的硬质合金作为增强相制备耐磨复合材料，一方面可以为国家节约能源、保护环境，另一方面也可大大降低复合材料的制造成本。
通过复合制备技术将硬质合金与韧性好、强度高、价格低廉的铁基合金复合制备表层耐磨复合材料，其在获得硬质合金的高硬度、高耐磨性的同时具有较高的强度和良好的韧性，且可以节约昂贵的硬质合金，降低耐磨零件的成本，扩大硬质合金的应用范围。
虽然一些硬质合金/铁基复合材料产品已经在工业中开始应用，并取得了一定的经济效益，但由于仍存在以下问题限制了其使用范围。(1)由于硬质合金与铁基合金线(膨)胀系数相差悬殊，因此在界面会产生较大的残余应力，在随后的热处理和使用过程中，工件容易开裂，特别是随着硬质合金体积分数的增大，残余应力也相应增大，导致复合材料在制备、热处理和使用过程中经常开裂，更无法制备具有高体积分数(大于30％)增强相的高耐磨复合材料。(2)在制备过程中，由于界面处硬质合金的熔化以及元素的相互扩散，会形成含有大块状脆性η相(Fe3W3C，Co3W3C，或(Fe，Co)3W3C等)区域，该区域常常是工件发生开裂的裂纹萌生源。因此，制备韧性好、防止开裂的硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的设计和制备技术急需提高。
发明内容
为实现硬质合金回收和再制造，并克服上述耐磨复合材料制备技术现有缺点，本发明的目的在于提供一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，该复合材料增强相分布均匀、体积分数可控范围大，界面残余应力小、热影响区小、结合良好，耐磨、耐腐蚀。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将硬质合金废料经过切割加工制成所需形状和尺寸的硬质合金基增强体，除油后进行喷砂处理，最后进行清洗，
步骤2，给步骤1处理过的硬质合金基增强体的一端焊接铁钉，焊接采用真空钎焊工艺，钎料选用厚度0.2～0.5mm的高熔点箔状钎料BCu81Ni，
步骤3，通过电镀工艺在焊有铁钉的硬质合金基增强体表面镀金属缓冲层，硬质合金若以Co为粘结剂，需先电镀一层镍，厚度为40-80μm，然后再电镀一层铁，厚度为160-200μm；硬质合金若以Ni、Fe或其合金为粘结剂，只需电镀一层铁，厚度为200-250μm，
步骤4，根据耐磨易损件的工况，设计高铬合金的形状、尺寸、排列方式和体积分数，体积分数可控范围为：20％～50％，体积分数是高铬合金体积占复合材料体积的比例，并据此制作易磨损件模型上安插硬质合金的盲孔，易磨损件模型为聚苯乙烯泡沫模型或石蜡模型，
步骤5，把制备好的硬质合金插入易磨损件模型中，铁钉朝外，浇铸高铬合金，
步骤6，浇铸成型后，取出铸件，切除铁钉，用金刚石砂轮把工作面打磨平整，然后对工件进行热处理。
浇铸方法采用消失模铸造，浇铸时把模型放到可抽真空的沙箱里，抽真空，真空度为0.02Mpa～0.08Mpa，浇注温度：铸铁为1350℃～1450℃，铸钢为1450℃～1550℃。
所述的硬质合金是指Co-WC合金。
所述的高铬合金是指高铬合金铸铁或高铬合金耐热钢。
本发明制备的耐磨复合材料增强相分布均匀、体积分数可控范围大，界面残余应力小、热影响区小、结合良好，耐磨、耐腐蚀，复合材料硬质合金位于易磨损件的工作面表层，其厚度为10～15mm，可用于制作矿山、建筑、冶金、电力等领域的常温或高温耐磨易损件。
附图说明
图1为高铬合金1和铁钉2钎焊装夹示意图。
图2(a)为高铬合金电镀金属镀层5后的结构示意图。
图2(b)为图2(a)的A-A剖面图。
图3为磨煤机衬瓦的易磨损件模型6的示意图。
图4为硬质合金和磨煤机衬瓦模型6装配图。
图5为耐磨复合材料磨煤机衬瓦的成品8结构图。
具体实施方式
下面以制备ZGM110型(产量：5～8t/h，磨盘直径：1100mm，转速：50r/min，功率：110KW)磨煤机衬瓦为例，并结合附图，对本发明进一步说明，ZGM110型产量：5～8t/h，磨盘直径：1100mm，转速：50r/min，功率：110KW。
一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将硬质合金废料经过切割加工制成所需形状和尺寸的复合材料增强体，挑选YG8牌号的硬质合金，经过线切割加工成尺寸为Φ5mm×8mm的硬质合金增强体，除油后进行喷砂处理，最后进行清洗，
步骤2，给步骤1处理过的硬质合金增强体的一端焊接铁钉，焊接采用真空钎焊工艺，钎料选用厚度0.2～0.5mm的高熔点箔状钎料BCu81Ni，
焊接工艺步骤如下：
①对硬质合金增强体焊接端面、铁定尾部端面，以及箔状焊料打磨清洗，并把焊料裁剪成铁钉尾部大小，
②如图1所示，把裁好的焊料3放在硬质合金1端部和铁钉2尾部之间，并采用石墨制专用夹具4夹紧，保证夹紧力均匀，然后放入真空炉内，
③冷态抽真空到5×10-2Pa，以500℃/h的速率加热到1000℃，稳定20～30min，再以300℃/h的速率加热到1150℃，保温时间为10min，然后随炉冷却，
④冷却至室温出炉，拆卸夹具便得到所需部件，
步骤3，通过电镀工艺在焊有铁钉的硬质合金表面镀金属缓冲层，硬质合金以Co为粘结剂，需先电镀一层镍，厚度为40-80μm，然后再电镀一层铁，厚度为160-200μm，镀层的目的：第一，可以阻止或减少界面生成脆性硬质η相(Fe3W3C，Co3W3C，或(Fe，Co)3W3C)；第二，塑性好的镀层可以充当应力缓冲层，减小界面残余应力，防止裂纹的产生；第三，镀层可以减小硬质合金的热影响区，提高硬质合金的利用率，此外，镀层应延伸到硬质合金和铁钉连接处，这样可提高其连接强度，防止硬质合金在浇铸过程中倾斜或移位，硬质合金电镀金属镀层5后结构如图2所示，
步骤4，根据耐磨易损件的工况，设计高铬合金的形状、尺寸、排列方式和体积分数，体积分数可控范围为：20％～50％，体积分数是高铬合金体积占复合材料体积的比例，并据此制作易磨损件模型6上安插硬质合金的盲孔7，易磨损件模型6为聚苯乙烯泡沫模型或石蜡模型，模型结构如图3所示，
步骤5，把制备好的硬质合金插入易磨损件模型6中，铁钉2朝外，如图4所示，浇铸高铬合金，
步骤6，浇铸成型后，取出铸件，切除铁钉，用金刚石砂轮把工作面打磨平整，然后对工件进行热处理，淬火处理工艺为：加热温度960～980℃，升温速度为：80～100℃/h，保温8～10h，空冷；去应力处理工艺为：加热温度260～300℃，保温8～10h，炉冷，制备的磨煤机衬瓦成品8如图5所示。
浇铸方法采用消失模铸造，浇铸时把模型放到可抽真空的沙箱里，抽真空，以保证金属充分渗透增强体，不出现冷隔或浇不足的现象，真空度为0.02Mpa～0.08Mpa，浇铸温度为1350～1450℃。
高铬合金选择高铬铸铁材料，利用中频感应炉熔炼，基材的化学成分(wt％)为：2.6～2.8C，0..6～1.0Si，0.8～1.2Mn，26～32Cr，1.5～3.0Mo，1.8～2.2Cu，0.01～0.03P，0.01～0.03S，
使用实践表明，硬质合金/高铬铸铁基耐磨复合材料磨煤机衬瓦与高铬铸铁磨煤机衬瓦相比成本增加了25％，但其磨损性能提高了8倍，具有很高的性价比。

Claims (4)

1.一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将硬质合金废料经过切割加工制成所需形状和尺寸的硬质合金基增强体，除油后进行喷砂处理，最后进行清洗，
步骤2，给步骤1处理过的硬质合金基增强体的一端焊接铁钉，焊接采用真空钎焊工艺，钎料选用厚度0.2～0.5mm的高熔点箔状钎料BCu81Ni，
步骤3，通过电镀工艺在焊有铁钉的硬质合金基增强体表面镀金属缓冲层，硬质合金若以Co为粘结剂，需先电镀一层镍，厚度为40-80μm，然后再电镀一层铁，厚度为160-200μm；硬质合金若以Ni、Fe或其合金为粘结剂，只需电镀一层铁，厚度为200-250μm，
步骤4，根据耐磨易损件的工况，设计高铬合金的形状、尺寸、排列方式和体积分数，体积分数可控范围为：20％～50％，体积分数是高铬合金体积占复合材料体积的比例，并据此制作易磨损件模型上安插硬质合金的盲孔，易磨损件模型为聚苯乙烯泡沫模型或石蜡模型，
步骤5，把制备好的硬质合金插入易磨损件模型中，铁钉朝外，浇铸高铬合金，
步骤6，浇铸成型后，取出铸件，切除铁钉，用金刚石砂轮把工作面打磨平整，然后对工件进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：浇铸方法采用消失模铸造，浇铸时把模型放到可抽真空的沙箱里，抽真空，真空度为0.02Mpa～0.08Mpa，浇注温度：铸铁为1350℃～1450℃，铸钢为1450℃～1550℃。
3.根据权利要求1所述的一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：所述的硬质合金是指Co-WC合金。
4.根据权利要求1所述的一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：所述的高铬合金是指高铬合金铸铁或高铬合金耐热钢。
CN 201110321241 2011-10-20 2011-10-20 一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法 Expired - Fee Related CN102380605B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110321241 CN102380605B (zh) 2011-10-20 2011-10-20 一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110321241 CN102380605B (zh) 2011-10-20 2011-10-20 一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102380605A true CN102380605A (zh) 2012-03-21
CN102380605B CN102380605B (zh) 2013-02-27

Family

ID=45820669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110321241 Expired - Fee Related CN102380605B (zh) 2011-10-20 2011-10-20 一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102380605B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102672144A (zh) * 2012-03-28 2012-09-19 泰州市永昌冶金科技有限公司 一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法
CN103071878A (zh) * 2013-01-11 2013-05-01 中国矿业大学 硬质合金和低合金高强度钢的钎焊方法
CN103084951A (zh) * 2013-01-29 2013-05-08 烟台双圆通用件有限公司 浮动油封内球面自动磨抛机
CN103143708A (zh) * 2013-03-11 2013-06-12 西安交通大学 一种硬质合金预制体的制备方法及采用该硬质合金预制体制备复合耐磨件的方法
CN103921016A (zh) * 2014-05-04 2014-07-16 长沙威尔保新材料有限公司 一种用于高铬铸铁与低碳钢钎焊的钎料
CN104073860A (zh) * 2014-07-04 2014-10-01 江苏海纬集团有限公司 一种电镀金刚石制品的制作工艺
CN105287283A (zh) * 2015-10-28 2016-02-03 青岛滨海玫瑰科技发展有限公司 一种玫瑰鲜花细胞液嫩肤乳及其制备方法
CN105420793A (zh) * 2015-11-06 2016-03-23 华侨大学 一种金刚石微粉磨具的制备方法
CN106424665A (zh) * 2015-08-13 2017-02-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 包覆双金属部件中良好界面的制造方法
CN106984808A (zh) * 2017-04-10 2017-07-28 四川理工学院 一种局域化增强复合材料的粉末冶金制备方法
CN108015223A (zh) * 2016-10-31 2018-05-11 卡拉韦高尔夫公司 高尔夫球杆头的蜡模的制造方法
CN114505135A (zh) * 2022-01-21 2022-05-17 郑州机械研究所有限公司 一种金属基陶瓷复合磨辊及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59199165A (ja) * 1983-04-27 1984-11-12 Koubukuro Kosakusho:Kk クロム鋳鉄と超硬合金との接合方法
WO1989009669A1 (en) * 1988-04-15 1989-10-19 Sandvik Australia Pty. Limited Composite hard metal-metal components
CN1066013A (zh) * 1991-04-23 1992-11-11 机械电子工业部沈阳铸造研究所 铸件表面合金化工艺及材料
CN1672834A (zh) * 2004-03-24 2005-09-28 汪召忠 用复合材料铸造截齿的方法
CN101717895A (zh) * 2009-12-25 2010-06-02 淮阴工学院 一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法
CN102218854A (zh) * 2010-04-14 2011-10-19 洛阳万晟耐磨科技有限公司 一种超耐磨陶瓷-钢混合机复合衬板及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59199165A (ja) * 1983-04-27 1984-11-12 Koubukuro Kosakusho:Kk クロム鋳鉄と超硬合金との接合方法
WO1989009669A1 (en) * 1988-04-15 1989-10-19 Sandvik Australia Pty. Limited Composite hard metal-metal components
CN1066013A (zh) * 1991-04-23 1992-11-11 机械电子工业部沈阳铸造研究所 铸件表面合金化工艺及材料
CN1672834A (zh) * 2004-03-24 2005-09-28 汪召忠 用复合材料铸造截齿的方法
CN101717895A (zh) * 2009-12-25 2010-06-02 淮阴工学院 一种镶铸钢结硬质合金棒的破碎机锤头及其消失模铸造方法
CN102218854A (zh) * 2010-04-14 2011-10-19 洛阳万晟耐磨科技有限公司 一种超耐磨陶瓷-钢混合机复合衬板及其制备方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102672144A (zh) * 2012-03-28 2012-09-19 泰州市永昌冶金科技有限公司 一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法
CN103071878A (zh) * 2013-01-11 2013-05-01 中国矿业大学 硬质合金和低合金高强度钢的钎焊方法
CN103071878B (zh) * 2013-01-11 2015-01-21 中国矿业大学 硬质合金和低合金高强度钢的钎焊方法
CN103084951A (zh) * 2013-01-29 2013-05-08 烟台双圆通用件有限公司 浮动油封内球面自动磨抛机
CN103143708A (zh) * 2013-03-11 2013-06-12 西安交通大学 一种硬质合金预制体的制备方法及采用该硬质合金预制体制备复合耐磨件的方法
CN103143708B (zh) * 2013-03-11 2015-05-27 西安交通大学 一种硬质合金预制体的制备方法及采用该硬质合金预制体制备复合耐磨件的方法
CN103921016A (zh) * 2014-05-04 2014-07-16 长沙威尔保新材料有限公司 一种用于高铬铸铁与低碳钢钎焊的钎料
CN103921016B (zh) * 2014-05-04 2017-02-15 长沙威尔保新材料有限公司 一种用于高铬铸铁与低碳钢钎焊的钎料
CN104073860A (zh) * 2014-07-04 2014-10-01 江苏海纬集团有限公司 一种电镀金刚石制品的制作工艺
CN106424665A (zh) * 2015-08-13 2017-02-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 包覆双金属部件中良好界面的制造方法
CN106424665B (zh) * 2015-08-13 2018-12-25 通用汽车环球科技运作有限责任公司 包覆双金属部件中良好界面的制造方法
CN105287283A (zh) * 2015-10-28 2016-02-03 青岛滨海玫瑰科技发展有限公司 一种玫瑰鲜花细胞液嫩肤乳及其制备方法
CN105420793A (zh) * 2015-11-06 2016-03-23 华侨大学 一种金刚石微粉磨具的制备方法
CN108015223A (zh) * 2016-10-31 2018-05-11 卡拉韦高尔夫公司 高尔夫球杆头的蜡模的制造方法
CN106984808A (zh) * 2017-04-10 2017-07-28 四川理工学院 一种局域化增强复合材料的粉末冶金制备方法
CN106984808B (zh) * 2017-04-10 2018-11-02 四川理工学院 一种局域化增强复合材料的粉末冶金制备方法
CN114505135A (zh) * 2022-01-21 2022-05-17 郑州机械研究所有限公司 一种金属基陶瓷复合磨辊及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102380605B (zh) 2013-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102380605B (zh) 一种硬质合金/高铬合金基耐磨复合材料的制备方法
CN103789596B (zh) 一种聚晶立方氮化硼刀具材料及其制备方法
CN102672144A (zh) 一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法
CN110370467B (zh) 一种降低切割阻力的激光焊接片及其制备工艺
CN102618870B (zh) 耐磨和耐腐蚀模具及在该模具基体工作表面形成防护涂层的制备工艺
CN104532131B (zh) 一种提升轧机切分轮使用寿命的方法
CN104175233A (zh) 一种树脂金属复合结合剂以及复合结合剂金刚石砂轮
CN102700191A (zh) Cvd金刚石增强聚晶金刚石复合片的制备方法
CN102676903A (zh) 高性能刀具涂层材料及其熔炼方法
CN103611602B (zh) 一种锤式破碎机用三金属破碎锤及其制备方法
CN104534165A (zh) 一种阀门密封面堆焊工艺
CN111676479A (zh) 耐磨铁基高速激光熔覆涂层材料及应用
CN111571158A (zh) 一种利用激光焊接制备金刚石锯片的方法
CN103128122A (zh) 一种复合结构的无缝钢管穿孔针及其制造方法
CN108544077A (zh) 一种摩擦预堆中间层辅助异质材料回填式搅拌摩擦点焊方法
CN112239828A (zh) 一种适用于破冰船的船头的新型硬质合金材料
CN101157149A (zh) 一种超硬材料钻头
CN205189866U (zh) 一种新型采煤机截齿
EP3346167B1 (en) Processing method for high performance titanium connecting sealing ring for deep-sea oil drilling and production device
CN203904377U (zh) 高炉开铁口机用复合钻头
CN101838727A (zh) 硬质合金刀片基体的热处理方法
CN104455538A (zh) 一种具有高耐磨密封表面的球阀球体及其制备方法
CN203484719U (zh) 低速干打钎焊金刚石钻头
CN210030919U (zh) 压铸模具的表面涂层及压铸模具
CN204420180U (zh) 一种具有高耐磨密封表面的球阀球体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130227

Termination date: 20151020

EXPY Termination of patent right or utility model