CN103495728A - 硬质合金球的压制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硬质合金球的压制方法，涉及硬质合金制造技术领域。本发明提供的方法中采用等静压的压制方法，在压制时选择的填料为硬质合金球原料中包括的至少一种碳化物硬质颗粒。用本发明提供的压制方法，在压制中不引入其他杂质，可以避免由于掺杂而造成产品的物理使用性能下降；压制而成的硬质合金球密度分布均一，其硬度、耐磨度、强度、韧性、耐热、耐腐蚀等一系列性能都有很大提高。

Description

硬质合金球的压制方法

 

技术领域

本发明属于硬质合金制造技术领域，具体涉及硬质合金球的压制方法。

背景技术

硬质合金是指由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金球是表面材料及表面技术的一种重要的高硬度材料，通过采用堆焊等方式与基体材料结合，满足耐磨耐腐蚀等功能要求，延长设备及工件的使用寿命。目前常见的硬质合金是指由碳化钨（WC）和钴（Co）两种主要组分组成，最高硬度可以达到1700HV（100g载荷），在高硬度的同时，还具有良好的耐磨耐腐蚀性能。在许多情况下，已经使用其他包括例如钛、钒、铬、锆、铪、钼、铌、以及钽的碳化物的硬质颗粒来补充并且有时来替代这些碳化钨颗粒。类似地，将该钴粘合剂与不同的元素熔成合金，并且在一些情况下由这些元素进行置换，这些元素是例如镍、铁、钴及其合金。

目前硬质合金球的制备技术及工艺主要是通过制粒、压制、烧结和精整等步骤制备而成。其中压制多采用等静压制，等静压制可以使硬质合金球半成品致密化，减少硬质合金球半成品和成品孔隙，提高密度。目前大多数硬质合金球生产厂家采用氧化铝+炭黑作填料进行压制。

由于氧化铝粉末的粒度（70目）相对较粗，与小粒度的硬质合金球接近甚至会大于一部分规格的硬质合金球，在分离时这些小粒度硬质合金球会随氧化铝粉末损失，据粗略测算, 在使用过后的氧化铝填料中, 还含有约8~9%的硬质合金球和碎粒硬质合金，原料利用率低，对物料造成很大的损失。据生产数据统计显示，40-60目硬质合金球生产过程中的原料利用率约为85~87%，其中很大一部分是在脱除填料过程中随填料损失掉的，就是因为60目与填料粒度较为接近，脱除填料采用70目筛网，使粒度较小的粒子也随之损失。

氧化铝颗粒较大，在压制过程中会由于挤压造成球粒表面出现坑洞，甚至会把硬质合金球挤碎。这样会使硬质合金球成品里面夹杂形状不规则粒子或者残缺粒子甚至碎颗粒，严重影响硬质合金球的流动性能，影响硬质合金球的使用性能。

氧化铝由于在压制过程中由于压机的压力会部分镶嵌或附着在硬质合金球表面对硬质合金球造成脏化，对硬质合金球的物理性能如密度以及硬质合金球焊层的性能如粘接性、硬度、耐磨性等还有一定程度的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种硬质合金球的压制方法，采用如下技术方案：

一种硬质合金球的压制方法，其特征在于：压制时选用的填料为硬质合金球原料中的至少一种碳化物硬质颗粒。

进一步地，硬质合金球的压制方法，包括以下步骤：

    （1）将待压制的硬质合金球与填料按照（2~4）:1的体积比装入弹性模具中，并作密封处理；

    （2）将步骤（1）中密封好的弹性模具放入等静压机中进行压制；

    （3）压制完成后，通过振动筛将硬质合金球与硬质颗粒分离。

    进一步地，步骤（1）中所述的待压制的硬质合金球为包含碳化钨的硬质合金球，所述的填料为碳化钨。

进一步地，所述的填料为粒度小于或等于200目的碳化钨。

    进一步地，步骤（1）中待压制的硬质合金球与填料的体积比为2:1。

进一步地，步骤（2）中所述的等静压机为冷等静压机。

进一步地，步骤（2）中所述的压制的条件为在≥120MPa下保持1~5min。

进一步地，步骤（3）中所述的振动筛的规格为50目~200目。

进一步地，一种根据权利要求1所述的压制方法而制成的硬质合金球。

本发明的有益效果如下：

1. 传统压制方法为单向或双向压力的轴向压制成型方法，此法中粉料与模具的摩擦力较大，压力沿压制方向会产生压力损失，使坯体各部分的密度不均匀。而本发明采用等静压压制成型，成型时液体介质传递的压力在各个方向上等是相等的。弹性模具在受到液体介质压力时产生的变形传递到模具中的粉料，粉料与模具壁的摩擦力小，坯体受力均匀，密度分布均一，产品性能有很大提高。

2. 等静压压制中，一般采用氧化铝颗粒+炭黑作为填料。由于氧化铝颗粒并非硬质合金球中的成分，容易对合金球造成污染和损伤。 本发明采用硬质合金球所包含的碳化物硬质颗粒为等静压中的填料，在压制中不引入其他杂质，可以避免由于掺杂而造成产品的物理使用性能下降。

3. 在硬质合金球中包括碳化钨的等静压压制中，一般采用氧化铝颗粒+炭黑作为填料。由于氧化铝颗粒与碳化钨硬质合金球的粒度相差不大，容易造成硬质合金球的损失，容易对合金球造成污染和损伤；而本发明中将小于200目的碳化钨（WC）作为填料压制，具有以下好处：

（1）从根本上避免了碳化钨硬质合金球的污染，提高产品质量，提高产品使用性能；

（2）由于碳化钨（WC）的粒度（小于200目）远小于碳化钨硬质合金球半成品的粒度（40-60目），这样就减少了在脱除填料过程中因为与填料粒度相近所造成的损失；40-60目球粒合金原料利用率达到了93%以上，相对于氧化铝填料（85~87％）提高了6~8%，很大幅度的减少了原料的损失，降低了成本；

（3）由于碳化钨（WC）的粒度（小于200目）小，在压制过程中对碳化钨硬质合金球的压力相对较均匀，就大幅度减少了球粒表面的坑洞，对碳化碳化钨硬质合金球的表面形貌有很大提高，对流动性能会有较大改善；

（4）由于碳化钨（WC）的密度相对氧化铝较高，避免了碳化碳化钨硬质合金球的密度由于对填料清除不彻底导致的密度下降的问题。

（5）将压制完成、振动筛分离后的碳化钨（WC）进行回收，可进行再次填料使用，减少原料损耗。

具体实施方式

    以下实施方式是为了进一步说明本发明的技术内容，并不限制本发明要保护的范围。

实施例1

碳化钨-钴硬质合金球（碳化钨为硬质颗粒，钴为粘接剂）的压制方法，包括以下内容：

（1）将碳化钨-钴硬质合金球半成品与200目的碳化钨（WC）按照体积比2:1装入冷等静压专用的弹性胶套中，用与胶套配套的橡胶塞将碳化钨-钴硬质合金球与WC密封好，装入压制专用吊篮，之后放入冷等静压机压制；

（2）在120MPa的压力下保压1-5min后开始卸压，待压力为0后取出胶套，打开橡胶塞，将碳化钨-钴硬质合金球半成品与WC填料的混合物卸出；

（3）之后根据半成品规格用100目或者200目的振动筛将WC填料与碳化钨-钴硬质合金球半成品分离。其中球粒合金半成品留待烧结，WC填料留待之后反复使用，减少损耗。

实施例2

碳化铬-镍硬质合金球（碳化铬为硬质颗粒，镍为粘接剂）的压制方法，包括以下内容：

（1）将碳化铬-镍硬质合金球半成品与碳化铬按照体积比4:1装入冷等静压专用的弹性胶套中，用与胶套配套的橡胶塞将碳化铬-镍硬质合金球与碳化铬密封好，装入压制专用吊篮，之后放入冷等静压机压制；

（2）在200MPa的压力下保压1-5min后开始卸压，待压力为0后取出胶套，打开橡胶塞，将碳化铬-镍硬质合金球半成品与碳化铬填料的混合物卸出；

（3）根据半成品规格用50目或者100目的振动筛将碳化铬填料与碳化铬-镍硬质合金球半成品分离。其中球粒合金半成品留待下一步的烧结等处理，碳化铬填料留待之后反复使用，减少损耗。

实施例3

碳化钼-钴硬质合金球（碳化钼为硬质颗粒，钴为粘接剂）的压制方法，包括以下内容：

（1）将碳化钼-钴硬质合金球半成品与碳化钼按照体积比3:1装入冷等静压专用的弹性胶套中，用与胶套配套的橡胶塞将碳化钼-钴硬质合金球与碳化钼密封好，装入压制专用吊篮，之后放入冷等静压机压制；

（2）在130MPa的压力下保压3min后开始卸压，待压力为0后取出胶套，打开橡胶塞，将碳化钼-钴硬质合金球半成品与碳化钼填料的混合物卸出；

（3）根据半成品规格用100目或者200目的振动筛将碳化钼与碳化钼-钴硬质合金球半成品分离。其中球粒合金半成品留待下一步的烧结等处理，碳化钼填料留待之后反复使用，减少损耗。

Claims (9)

1.一种硬质合金球的压制方法，其特征在于：压制时选用的填料为硬质合金球原料中的至少一种碳化物硬质颗粒。

2.根据权利要求1所述的硬质合金球的压制方法，包括以下步骤：

    （1）将待压制的硬质合金球与填料按照（2~4）:1的体积比装入弹性模具中，并作密封处理；

    （2）将步骤（1）中密封好的弹性模具放入等静压机中进行压制；

    （3）压制完成后，通过振动筛将硬质合金球与硬质颗粒分离。

3.根据权利要求2所述的硬质合金球的压制方法，步骤（1）中所述的待压制的硬质合金球为包含碳化钨的硬质合金球，所述的填料为碳化钨。

4.根据权利要求3所述的硬质合金球的压制方法，其特征在于：所述的填料为粒度小于或等于200目的碳化钨。

5.根据权利要求2所述的硬质合金球的压制方法，其特征在于步骤（1）中待压制的硬质合金球与填料的体积比为2:1。

6.根据权利要求2所述的硬质合金球的压制方法，其特征在于步骤（2）中所述的等静压机为冷等静压机。

7.根据权利要求2所述的硬质合金球的压制方法，其特征在于步骤（2）中所述的压制的条件为在≥120MPa下保持1~5min。

8.根据权利要求2所述的硬质合金球的压制方法，其特征在于步骤（3）中所述的振动筛的规格为50目~200目。

9.一种根据权利要求1所述的压制方法而制成的硬质合金球。