CN103464741A

CN103464741A - 稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料

Info

Publication number: CN103464741A
Application number: CN2013104019731A
Authority: CN
Inventors: 张平; 冯燕
Original assignee: CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN103464741B

Abstract

本发明为稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料，解决巳有材料性能不稳定，硬度和抗弯強度偏低，红硬性也比较差，不能加工不锈钢的问题。各组分重量百分比为：8~10%Co，0.3~1%超细VC，稀土添加剂为Ru，Re中的一种，添加量为0.1~1%，88—91.5%WC。将原材料按配方配料后，通过湿磨、加成型剂、干燥、制粒、压制成型、烧结制备出稀土改性硬质合金刀具材料，本发明具有高强度，高硬度，具有优良的综合性能，可广泛适用于叶片及不锈钢的粗铣加工。

Description

稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料

技术领域：

本发明属于硬质合金刀具材料领域，特别涉及稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料及制备方法。

背景技术：

WC—Co类硬质合金比其它硬质合金具有较高的硬度、韧性及优良的耐磨性，被应用于金属切削加工、金属成形工具、矿山钻探以及耐磨部件等方面，但是硬质合金通常硬度、强度和韧性之间的组合难搭配合理。将某些稀土元素以一定方式微量添加到传统的硬质合金中，可有效地优化组织提高机械性能，不仅能够强化硬质相、强化粘接相、使合金具有较高的强度，同时还能提高塑性相比例、净化晶界且细化晶粒从而提高韧性。从国内外的研究来看，稀土添加形式主要有氧化物、纯粉末、氢化物、氮化物、稀土—钴中间合金粉末、碳化物以及盐等。而从添加方法来看，主要有湿磨时直接加入、掺杂法和共沉淀法等，湿磨时加入会使稀土粉末不均匀分布和氧化，影响稀土的作用，但是工艺简单。而用共沉淀法与掺杂法基本上可以使分散性和氧化性的问题得到解决，但是工艺流程比较复杂，成本较高。

传统硬质合金生产工艺的球磨介质为酒精，生产过程中易造成氧化，不利于稀土金属元素的加入；而且成型剂掺入方式是采用球磨干燥后再用机械方式掺入，易造成成型剂分布不均，影响合金的质量稳定性。传统工艺方法生产的WC—8%Co合金材料，硬度为HRA89，抗弯強度1500MPa，其抗弯強度偏低，红硬性也比较差，只能用于有色金属和木材纤维的加工。

发明内容：

本发明的目的是提供一种合金的质量稳定性好，硬度高，抗弯強度高，红硬性好，可做为不锈钢叶片粗铣加工的刀具的稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料。

本发明是这样实现的：

稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料，其特征在于由如下重量百分比的组分制成：

8~10%Co，0.3~1%小于0.5微米的VC，0.1~1%金属粉末钌Ru，铼Re中的一种，88—91.5%WC。

其制备方法包括如下步骤：

（1）将各组分混合料经过球磨湿磨、加成型剂、干燥、制粒：

球磨介质为汽油与Ф8的YG8硬质合金球，两者的液固比为300~500ml/Kg，硬质合金球与各组分混合料比为3~5，球磨机转速为40～50r/min，球磨时间为48~60小时；成型剂为硬质合金成型剂SD，添加量为重量百分比2~3%，

（2）将粒料压制成型，经预脱成型剂处理后，加压烧结方式制得成品：

脱除成型剂的烧结温度为400~500℃，保温时间为120分钟，随后继续升温至600—800℃保温60分钟，随炉冷却完成成型剂的脱出，合金制品的最终烧结在加压真空炉内完成，最终烧温度为1400~1450℃，保温60—90分钟，保温结束后加入4—6MP的氩气再在1400℃保温30分钟，随后关掉加热电源通入氩气在18—22分钟将炉温由1400℃快速降到900℃，实现快冷处理，之后随炉冷却，当炉温降至室温时出成品。

本发明的生产工艺流程简单，生产成本低，本发明的HRA∶91，抗弯強度3000Mpa—3500Mpa，制成的刀具冲击韧性优异，刀具的耐磨性优良，适合不锈钢叶片的粗加工、不锈钢叶片的半精加工和精加工。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不限于以下实施例。

在下列实施例中，所涉及到的组分含量百分比和分数，除特别说明外，均为重量百分比和重量分数。

实施例1

本发明的目的是制备出具有高硬度、高强度，可做为不锈钢叶片粗铣加工的刀具材料。

本发明采取以下技术方案：9%Co，0.3%超细VC，0.3%Ru，其余为WC；

稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料制备方法包括如下步骤：

（1）将上述混合料经过湿磨、加成型剂、干燥、制粒得压制成型料：

球磨介质为汽油与Ф8的YG8硬质合金球。汽油可防止稀土氧化，液固比为500ml/Kg；Ф8的YG8硬质合金球不会造成混合料污染，使球磨更均匀，球料比为5∶1。球磨机转速为45r/min，球磨时间为55小时；

成型剂为硬质合金成型剂SD，其溶于汽油，能均匀分布在混合料中，添加量为3%，能保证良好的压制效果；

（2）将上述粒料压制成型，经预脱脂处理+加压烧结方式制得成品。

脱除成型剂的烧结温度为500℃，终烧温度为1450℃，保温80分钟后加入6MP的氩气再在1400℃下保温30分钟，然后采用快冷处理技术冷却烧结好的合金制品，制备出性能优异的硬质合金产品。制备出HRA∶91，抗弯強度3000MPa的合金材料，冲击韧性优异，适合不锈钢叶片的粗加工。

实施例2

本发明采取以下技术方案：10%Co，0.3%超细VC，0.1%Ru，其余为WC；

稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料制备方法包括如下步骤：

球磨介质为汽油与Ф8的YG8硬质合金球。汽油可防止稀土氧化，液固比为450ml/Kg；Ф8的YG8硬质合金球不会造成混合料污染，使球磨更均匀，球料比为4∶1。球磨机转速为40r/min，球磨时间为45小时；

成型剂为硬质合金成型剂SD，其溶于汽油，能均匀分布在混合料中，添加量为2.5%，能保证良好的压制效果；

脱除成型剂的烧结温度为400℃，终烧温度为1400℃，保温70分钟后加入5MP的氩气再在1400℃下保温30分钟，然后采用快冷处理技术冷却烧结好的合金制品，制备出性能优异的硬质合金产品。制备出HAR∶91.5，抗弯強度为3500MPa的新型硬质合金材料，刀具的耐磨性优良，适合于不锈叶片的半精加工和精加工。

实施例3

本实施例配方：9%Co，90%WC，0.5%超细VC，0.5%Ru。将上述混合原材料加入滚筒式球磨机中进行湿磨，球磨介质为汽油与Ф8的YG8硬质合金球，液固比为300ml/Kg，球料比为3∶1。球磨机转速为40r/min，球磨时间为48小时；球磨到点后，加入3%的硬质合金成型剂SD，再球磨2小时后，出料，真空烘干，制粒。将粒料压制成型，置于真空炉内脱除成型剂，烧结温度为600℃，再将制品放入低压炉内加压烧结，终烧温度为1400℃，保温60分钟后加入4MP的氩气再在1400℃保温30分钟，然后釆用快冷处理技术处理烧结过的制品。烧结出的成品抗弯强度为3200Mpa，洛氏硬度（HRA）为91。

实施例4

本实施例配方：10%Co，89.4%WC，0.3%超细VC，0.3%Re。将上述混合原材料加入滚筒式球磨机中进行湿磨，球磨介质为汽油与Ф8的YG8硬质合金球，液固比为500ml/Kg，球料比为5∶1。球磨机转速为50r/min，球磨时间为60小时；球磨到点后，加入3%的硬质合金成型剂SD，再球磨4小时后，出料，真空烘干，制粒。将粒料压制成型，置于真空炉内脱除成型剂，烧结温度为800℃，再将制品放入低压炉内加压烧结，终烧温度为1450℃，保温90分钟后加入6MP的氩气再在1400℃保温30分钟，然后釆用快冷处理技术处理烧结过的制品。烧结出的成品抗弯强度为3600Mpa，洛氏硬度（HRA）为91。

Claims

1.稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料，其特征在于由如下重量百分比的组分制成：

8~10%钴Co，0.3~1%小于0.5微米的碳化钒VC，0.1~1%金属粉末钌Ru，铼Re中的一种，88—91.5%碳化钨WC。

2.如权利要求1所述的稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料，其特征在于其制备方法包括如下步骤：

球磨介质为汽油与Ф8的YG8硬质合金球，两者的液固比为300~500ml/Kg；硬质合金球与各组分混合料比为3~5，球磨机转速为40～50r/min，球磨时间为48~60小时；成型剂为硬质合金成型剂SD，添加量为重量百分比2~3%，

脱除成型剂的烧结温度为400~500℃，保温时间为120分钟，随后继续升温至600—800℃保温60分钟，随炉冷却完成成型剂的脱出，合金制品的最终烧结在加压真空炉内完成，最终烧温度为1400~1450℃，保温60—90分钟，保温结束后加入4—6MP的氩气再在1400℃保温30分钟，随后关掉加热电源通入氩气在18—20分钟将炉温由1400℃快速降到900℃，实现快冷处理，之后随炉冷却，当炉温降至室温时出成品。