CN102650006A

CN102650006A - 一种多功能钻头硬质合金的制造方法

Info

Publication number: CN102650006A
Application number: CN2012100968494A
Authority: CN
Inventors: 林国华
Original assignee: MAGICTOOL INTERNATIONAL CO Ltd
Current assignee: MAGICTOOL INTERNATIONAL CO Ltd
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2012-08-29

Abstract

本发明公开了一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：将硬质相粉末加入气流粉碎机中，进行粉碎，然后进入搅拌球磨机中搅拌研磨，形成料浆，经过滤、干燥、过筛，最后通过模压、挤压、注塑进行成型处理，制成多功能钻头硬质合金。本发明通过高能破碎与气流分级的方法，将有内在缺陷的硬质合金粉末进行强力破碎，再进行粉末整形，从而赋予硬质相表面高能量，从而达到减少硬质相粉末的缺陷，提高粉末能量；再通过高速高效的混合整形，达到各组分更均匀混合，提高粉末外形一致性，从而达到合金组织晶粒粒度大小均匀，晶粒形状一致性好，无细化和特粗大颗粒，并且粒度集中、无内部缺陷，最终达到提高多功能钻头硬质合金材料的性能。

Description

一种多功能钻头硬质合金的制造方法

技术领域

本发明涉及硬质合金，具体涉及一种多功能钻头硬质合金的制造方法。

背景技术

多功能钻头硬质合金是以高硬度难熔金属碳化物微米级粉末为主要成分，以钴或镍、钼为粘合剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。多功能钻头硬质合金是一种高硬度、高强度、高耐磨的材料，在现代工业中得到了广泛的应用，多功能钻头硬质合金材料的制造关键工序是硬质合金混合料的生产制造。传统的硬质合金的制造方法存在粉末缺陷消除困难、混合不均、混合效率低下、最终产品存在粗大晶粒。

发明内容

本发明要解决的技术问题是多功能钻头硬质合金晶粒粗大，提供一种多功能钻头硬质合金的制造方法。

本发明的技术方案是：一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将硬质相粉末加入气流粉碎机中，进行2～6次粉碎，粉碎时间为0.4～3.5小时，然后粒度分级处理，制成粒度范围为0.4～30μm的硬质相粉末；

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，以硬质相粉末的重量为基准，加入1～35％的粘接金属粉末、0.01～5％的微量元素粉末、25～45％的研磨介质、0.01～2％的分散剂、1～8％的成型剂，进行2～5次搅拌研磨，搅拌研磨时间为0.5～8小时，形成料浆，然后过滤、在50℃～250℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是20～200目，制成多功能钻头硬质合金混合料粒；

(3)将步骤(2)中的多功能钻头硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1350℃～1500℃的条件下烧结，然后保温30～150分钟，制成多功能钻头硬质合金。

所述步骤(1)中的硬质相粉末为钨、碳化钨、氮化钨、钼、氮化钼、袒、碳化袒、氮化袒、铌、碳化铌、氮化铌、钛、碳化钛、氮化钛中的任意一种或至少两种。

所述硬质相粉末的平均粒度为0.8～25μm。

所述步骤(1)中气流粉碎机的气体为N₂、Ar、空气中的任意一种或至少两种，气流压力为0.6～12MPa。

所述步骤(2)中的粘接金属粉末为镍、铁、钴中的任意一种；研磨介质为乙醇、己烷、庚烷、丙酮或水中的任意一种；分散剂为油酸、硬脂酸中的一种；成型剂为石蜡、聚乙二醇中的任意一种。

所述步骤(2)搅拌球磨机的搅拌轴转速为70～3500r/min。

所述步骤(2)搅拌球磨机的研磨直径为2～8mm，研磨球与硬质相粉末的重量比为3～10∶1。

本发明选用高压气流喷射破碎和分级为工艺的开始，然后选用高速高能搅拌混合机替代现有的滚动球磨、低速搅拌球磨机；通过高能机组，完成强力破碎、分级、均匀混合、整形的功能，再通过喷雾制粒、各类压制、烧结工艺，完成多功能钻头硬质合金产品的生产。

本发明中主要设备：高压气流喷射和混合机组、高速搅拌球磨机组；

(1)高压N₂(无尘空气、其他单一或混合气体)设备、高耐磨喷嘴2～5个、带高硬度涂层(Mo、W或Mo、W混合物)的容器、带冷却夹套的搅拌桶、粉末循环机组、震动电机、电器控制、气流分级机组等部分组成。

由于采用高压气流，带动硬质相(WC、TaC等金属或者金属碳化物或氮化物)高速运动，物料流相互交叉冲击，最后再冲击到坚硬的球形上，硬质相通过气流加速到极高的速度(100～500m/s)，单颗粒子具备极高的动能，气流束通过特殊的喷嘴形状和角度，进行交叉碰撞、摩擦、剪切，达到粉末粒子自破碎效果，尤其是对存在内部缺陷的硬质相颗粒，其破碎效果尤其突出。

再通过物料循环机组，使硬质相(WC、TaC等金属或者金属碳化物或氮化物)物料反复1～5次进行上述处理，从而达到充分破碎、去除缺陷的目的。最后通过气流分级机组，通过调整各级参数，从而达到分级出用户需要的粉末(粉末粒度范围0.4～30μm)。

(2)高速搅拌球磨机

带冷却夹套的搅拌桶、搅拌主轴、带耐磨保护搅拌杆、桶盖、电机、电器控制部分。由于采用高速搅拌球磨机(150～500r/min)由主轴主动带动研磨球高速运动，研磨球之间也存在速度差，再加之特殊的物料运动，所以研磨球和搅拌杆一起对多组分多功能钻头硬质合金粉料进行冲击破碎、高效混合、粉末整形等作用；其速度和能量高是现有滚动球磨或搅拌球磨机的30～150倍左右，可以大幅度地缩短生产周期。再通过物料循环机组，使物料各组分进行循环，反复进行上述处理，从而达到充分破碎、去除缺陷的目的。

本发明的有益效果是：本发明通过高能破碎与气流分级的方法，将有内在缺陷的硬质合金粉末进行强力破碎，再进行粉末整形，从而赋予WC等硬质相表面高能量，从而达到减少硬质相粉末的缺陷，提高粉末能量；再通过高速高效的混合整形，达到各组更均匀混合，提高粉体外形一致性，从而达到合金组织晶粒大小均匀，晶粒形状一致性好，无细化和特粗大颗粒，并且粒度集中、无内部缺陷，最终达到提高多功能钻头硬质合金材料的性能。

具体实施方式

实施例1

一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将1200g平均粒度2.0μm的碳化钨粉末加入气流粉碎机中，经过高压气流粉碎机的N₂气压2MPa，进行2次粉碎，粉碎时间为0.4小时，同时完成粉末分级处理，制成粒度范围为0.4～2.0μm的硬质相粉末；

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，再加入60g平均粒度为1.2μm的钴粉末，2g碳化钛粉末、0.24g油酸、24g聚乙二醇，400g乙醇作为研磨介质，搅拌速度500r/min，填充系数0.65、研磨直径D4，研磨球的质量是7200g，进行搅拌研磨，研磨2.0小时，形成料浆，然后过滤、在50℃～250℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是20目，制成多功能钻头硬质合金混合料粒；

(3)将步骤(2)中的多功能钻头硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1400℃的条件下烧结，然后保温1小时，制成多功能钻头硬质合金。

经过检测，硬质相平均晶粒尺寸为1.2μm，晶粒均匀，晶粒形状一致性好，无粗大颗粒。

实施例2

一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将1200g平均粒度25μm的氮化钼粉末加入气流粉碎机中，经过高压气流粉碎机，气体为N₂和空气的混合气体，气压0.6MPa，进行2次粉碎，粉碎时间为0.5小时，同时完成粒度分级处理，制成粒度范围为5～25μm的硬质相粉末；

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，再加入12g平均粒度为1.2μm的铁粉末，60g碳化钒粉末、24g油酸、12g聚乙二醇，300g己烷作为研磨介质，搅拌速度为70r/min，填充系数0.65，研磨直径D4，研磨球重量3600g，进行搅拌研磨，研磨0.5小时，形成料浆，然后过滤、在50～250℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是140目，制成硬质合金混合料粒；

(3)将步骤(2)中的多功能钻头硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1350℃的条件下烧结，然后保温0.5小时，制成多功能钻头硬质合金。

经过检测，硬质相平均晶粒尺寸为5.0μm，晶粒均匀，晶粒形状一致性好，无粗大颗粒。

实施例3

一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将1200g平均颗粒0.8μm的铌粉末加入气流粉碎机中，经过高压气流粉碎机的空气气压3MPa，进行2次粉碎，粉碎时间为1小时，同时完成粒度分级处理，制成粒度范围为0.4～0.8μm的硬质相粉末；

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，再加入150g平均粒度为1.2μm的钴粉末和150g平均粒度1.2μm镍粉末，20g碳化铬粉末、1g硬脂酸、50g石蜡，400g庚烷作为研磨介质，搅拌速度为500r/min，填充系数0.65，研磨直径D4，研磨球重量5000g，进行搅拌研磨，研磨2.0小时，形成料浆，然后过滤、在150℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是120目，制成多功能钻头硬质合金混合料粒；

(3)将步骤(2)中的硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1400℃的条件下烧结，然后保温60分钟，制成多功能钻头硬质合金。

经过检测，硬质相平均晶粒尺寸为0.6μm，晶粒均匀，晶粒形状一致性好，无粗大颗粒。

实施例4

一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将1200g平均颗粒5.0μm的碳化钛粉末加入气流粉碎机中，经过高压气流粉碎机的N₂气压10MPa，进行3次粉碎，粉碎时间为2小时，同时完成粉末分级处理，制成粒度范围为0.4～1.0μm的硬质相粉末；

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，再加入12g平均粒度为1.0μm的钴粉末，0.12g碳化铬粉末、0.12g油酸、12g聚乙二醇，300g水作为研磨介质，搅拌速度为80r/min，填充系数0.65，研磨直径D4，研磨球重量7200g，进行搅拌研磨，研磨2.0小时，形成料浆，然后过滤、在120℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是160目，制成多功能钻头硬质合金混合料粒；

(3)将步骤(2)中的多功能钻头硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1350℃的条件下烧结，然后保温100分钟，制成多功能钻头硬质合金。

实施例5

一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将600g平均颗粒2.0μm的氮化钛粉末和600g平均颗粒2.0μm的钛粉末加入气流粉碎机中，经过高压气流粉碎机Ar气压8MPa，进行5次粉碎，粉碎时间为3.5小时，同时完成粒度分级处理，制成粒度范围为10～15μm的硬质相粉末；

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，再加入540g平均粒度为1.2μm的镍粉末，18g碳化钒粉末、2g硬脂酸、20g聚乙二醇，480g丙酮作为研磨介质，搅拌速度为800r/min，填充系数0.65，研磨直径D4，研磨球重量6000g，进行搅拌研磨，研磨8小时，形成料浆，然后过滤、在100℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是60目，制成多功能钻头硬质合金混合料粒；

(3)将步骤(2)中的多功能钻头硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1380℃的条件下烧结，然后保温50分钟，制成多功能钻头硬质合金。

经过检测，硬质相平均晶粒尺寸为1.0μm，晶粒均匀，晶粒形状一致性好，无粗大颗粒。

实施例6

一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将1200g平均颗粒25μm的氮化钼粉末加入气流粉碎机中，经过高压气流粉碎机N₂气压8MPa，进行2次粉碎，粉碎时间为1.5小时，同时完成粒度分级处理，制成粒度范围为25～30μm的硬质相粉末；

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，再加入200g平均粒度为1.2μm的铁粉末，10g碳化钒粉末、6g硬脂酸、80g聚乙二醇，450g乙醇作为研磨介质，搅拌速度为3000r/min，填充系数0.65，研磨直径D4，研磨球重量4800g，进行搅拌研磨，研磨6小时，形成料浆，然后过滤、在80℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是180目，制成多功能钻头硬质合金混合料粒；

(3)将步骤(2)中的多功能钻头硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1350℃的条件下烧结，然后保温120分钟，制成多功能钻头硬质合金。

Claims

1.一种多功能钻头硬质合金的制造方法，其特征在于，它按下述步骤操作：

2.根据权利要求1所述的多功能钻头硬质合金的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中的硬质相粉末为钨、碳化钨、氮化钨、钼、氮化钼、袒、碳化袒、氮化袒、铌、碳化铌、氮化铌、钛、碳化钛、氮化钛中的任意一种或至少两种。

3.根据权利要求2所述的多功能钻头硬质合金的制造方法，其特征在于：所述硬质相粉末的平均粒度为0.8～25μm。

4.根据权利要求1所述的多功能钻头硬质合金的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中气流粉碎机的气体为N₂、Ar、空气中的任意一种或至少两种，气流压力为0.6～12MPa。

5.根据权利要求1所述的多功能钻头硬质合金的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中的粘接金属粉末为镍、铁、钴中的任意一种；研磨介质为乙醇、己烷、庚烷、丙酮或水中的任意一种；分散剂为油酸、硬脂酸中的一种；成型剂为石蜡、聚乙二醇中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的多功能钻头硬质合金的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)搅拌球磨机的搅拌轴转速为70～3500r/min。