CN103691960B - 双层硬质合金基体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双层硬质合金基体及制备方法，包括U形结构的第一硬质合金体以及被所述第一硬质合金体所包覆的第二硬质合金体，第一硬质合金体为中高钴硬质合金，第二硬质合金体为中低钴硬质合金。制备时，先预成型第二硬质合金体，利用第二硬质合金体的突出部定位，一起成型U形结构双层硬质合金基托，最后通过低压烧结炉进行烧结形成U形结构的双层硬质合金基托。U形结构双层硬质合金基体的两种硬质合金之间具有清晰的界面及不同的金相结构，具有制造简单可控、产品性能可重复性高等特点。

Description

双层硬质合金基体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种双层硬质合金基体及其制备方法，属于硬质合金粉末冶金技术领域。

背景技术

在PDC用硬质合金基体产品中，基体使用的硬质合金通常为含钴为8%～20%的单一钴含量的硬质合金。硬质合金在PDC产品中给耐磨性更高的金刚石层起到支撑作用，能够吸收PDC在使用过程中造成的冲击。单一钴含量硬质合金在与金刚石微粉高温高压复合形成PDC的过程中，会造成硬质合金中的钴向金刚石层迁移，造成硬质合金中钴的流失，减低了基体的支撑作用。含钴量低的硬质合金基体所起的支撑作用低于含钴量高的基体，含钴量高的基体在复合过程中又会造成过多的钴迁移，造成金刚石层与硬质合金接触界面的钴富集，使PDC在高温时容易石墨化，降低了PDC的品质。

目前，通常是设计一种梯度硬质合金产品，主要是采用物理或者化学方法使产品不同部位产生钴梯度来满足PDC生产对基体的要求。也有技术是采用真空扩散焊方法，通过细晶中钴基托形成PDC产品，然后与中高钴基托进行真空扩散焊。但以上方法生产成本高，工艺复杂，难以控制，容易造成产品的性能不稳定，可重复性、可靠性和一致性都较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种双层硬质合金基体及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

双层硬质合金基体，特点是：包括U形结构的第一硬质合金体以及被所述第一硬质合金体所包覆的第二硬质合金体。

进一步地，上述的双层硬质合金基体，所述第一硬质合金体为中高钴硬质合金，所述第二硬质合金体为中低钴合金。

更进一步地，上述的双层硬质合金基体，所述第二硬质合金体凸设有突出部。

更进一步地，上述的双层硬质合金基体，所述突出部的形状呈锥台状、球体状或球缺状。

更进一步地，上述的双层硬质合金基体，所述第一硬质合金体的中心线与第二硬质合金体的中心线同轴。

更进一步地，上述的双层硬质合金基体，所述第一硬质合金体中钴含量为10%～25%，第二硬质合金体中钴含量为5%～15%。

本发明双层硬质合金基体的制备方法，首先，首先，预成型具有突出部的圆柱状第二硬质合金体，将预成型后的第二硬质合金体放入与其中部分硬质合金一样结构的成型模中，利用第二硬质合金体的突出部定位，再充填粉料，一起成型倒置的第一硬质合金体，成型后的坯料经过低压烧结炉烧结，从而形成U形结构的双层硬质合金基体。

再进一步地，上述的双层硬质合金基体的制备方法，所述低压烧结炉的烧结温度为1390～1440℃，压力为1～5MPa。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明U形结构双层硬质合金基体的两种硬质合金之间具有清晰的界面及不同的金相结构，具有制造简单可控、产品性能可重复性高等特点，可以满足有特殊要求的PDC用基体的生产。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明的金相示意图。

具体实施方式

如图1所示，双层硬质合金基体，包括U形结构的第一硬质合金体1以及被所述第一硬质合金体所包覆的第二硬质合金体2，第一硬质合金体1为中高钴硬质合金，第二硬质合金体2为中低钴硬质合金，第二硬质合金体2凸设有突出部3，突出部3的形状呈锥台状、球体状或球缺状，第一硬质合金体1的中心线与第二硬质合金体2的中心线同轴，第一硬质合金体1中钴含量为10%～25%，第二硬质合金体2中钴含量为5%～15%。

双层硬质合金基体的制备工艺：首先，预成型具有突出部3的圆柱状第二硬质合金体2，第二硬质合金体2为YG16高钴硬质合金，为中颗粒混晶结构；将预成型后的第二硬质合金体2放入与其中部分硬质合金一样结构（利用第二硬质合金体2的突出部3来定位，起到与第一硬质合金体1同轴的作用）的成型模中，再充填粉料，一起成型倒置的第一硬质合金体1，第一硬质合金体1为YG10中低钴硬质合金，为细颗粒单晶结构；成型后的坯料经过ALD500低压烧结炉烧结，烧结温度为1390～1440℃，压力为1～5MPa，从而形成U形结构的双层硬质合金基体。如图2所示，此U形结构的双层硬质合金基体中的不同硬质合金具有的不同成份、晶粒度或相结构，且界面过渡清晰。

先通过预制U形双层结构硬质合金合金基体中间的第二硬质合金体2，利用第二硬质合金体2上的突出部3进行定位，然后再生成U形结构的第一硬质合金体1，从而形成硬质合金基托产品。第二硬质合金体2上的突出部3，能够保证第一硬质合金体1与第二硬质合金体2处于同心状态。其中第一硬质合金体1与第二硬质合金体2是冶金结合，并且第一硬质合金体1与第二硬质合金体2有明显的界面。第一硬质合金体1是低钴细晶硬质合金，第二硬质合金体2是高度粗晶硬质合金。第一硬质合金体1与第二硬质合金体2之间具有不同的成份、晶粒度或相结构。

综上所述，本发明U形结构双层硬质合金基体的两种硬质合金之间具有清晰的界面及不同的金相结构，具有制造简单可控、产品性能可重复性高等特点，可以满足有特殊要求的PDC用基体的生产。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种双层硬质合金基体的制备方法，其特征在于：首先，预成型具有突出部的圆柱状第二硬质合金体，将预成型后的第二硬质合金体放入与其形状相匹配的成型模中，利用第二硬质合金体的突出部定位，再充填粉料，一起成型倒置的第一硬质合金体，成型后的坯料经过低压烧结炉烧结，从而形成U形结构的双层硬质合金基体。

2.根据权利要求1所述的双层硬质合金基体的制备方法，其特征在于：所述低压烧结炉的烧结温度为1390～1440℃，压力为1～5MPa。