CN103866173B - 一种用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料及其制备方法，其中，该硬质合金材料由以下重量百分比的组分制备而成：86‑93%碳化钨，5.00‑7.00%钴，0.10‑0.60%铬，2.00‑6.00%铼和0.30‑1.00%铁；其制备方法包括步骤：按照配比取碳化钨粉、钴粉、铬粉、铼粉及铁粉与烧结助剂混合，湿磨，得到混合物料；烘干：将混合物料烘干，得到干燥后的混料；在干燥后的混料中加入丁纳橡胶汽油溶液作为结合剂，造粒、过筛，模压预成型，后经冷等静压压制成型，得到生坯；将生坯烘干后，在真空炉中于500‑600℃下排胶处理；真空条件下，将排胶后的生坯在1300‑1400℃条件下保温1‑2小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。采用本发明硬质合金材料的截齿刀头比现有技术中的采煤机截齿刀头硬度和耐磨性大幅提高。
Description
【技术领域】
本发明涉及硬质合金材料领域，具体为一种用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料及其制备方法。
【背景技术】
截齿是采煤机机械的关键部件，在采煤机掘进过程中，截齿刀头直接作用于煤及岩石上，要求截齿具有良好的耐冲击性能以及高的硬度和耐磨性。目前使用的截齿主要由截齿体和截齿刀头部分组成，截齿体一般采用高合金钢材料，具有良好的冲击韧性和抗弯强度，而与岩层直接作用的刀头部分则应具有高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。由于截齿刀头部分的高磨损、易腐蚀的缺点，直接影响了生产效率，提高了生产成本。因此合理的选择刀头部分的硬质合金的材料，对减少截齿的磨损、降低采煤机截齿的消耗、提高采煤机的生产效率、增加采煤的综合经济效益，具有重要的意义。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料及其制备方法，其用于提高采煤机用截齿刀头的耐磨性，提高其使用寿命，从而克服现有的煤截齿硬质合金刀头存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料，由以下重量百分比的组分制备而成：86-93%碳化钨，5.00-7.00%钴，0.10-0.60%铬，2.00-6.00%铼和0.30-1.00%铁。
本发明进一步改进在于，由以下重量百分比的组分制备而成：88-92%碳化钨，5.50-6.50%钴，0.20-0.50%铬，3.00-5.00%铼，0.40-0.80%铁。
本发明的另一个目的，一种用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：
1）混料：按照配比取碳化钨粉、钴粉、铬粉、铼粉及铁粉混合，湿磨，得到混合物料；
2）烘干：将混合物料烘干，得到干燥后的混料；
3）成型：将质量浓度为5-10%的丁纳橡胶汽油溶液以100-200ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，造粒、过筛，模压预成型，后经冷等静压压制成型，得到生坯；
4）排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于500-600℃下排胶处理；
5）烧结：在真空条件下，将排胶后的生坯在1300-1400℃条件下保温1-2小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。
本发明进一步改进在于，步骤1）中，加入酒精湿磨混料，得到混合物料。
本发明进一步改进在于，步骤2）中，将混合物料放入干燥箱，80-100℃下烘24-48小时。
本发明进一步改进在于，步骤3）中，在28.5-32.0Mpa及保压15s的条件下造粒。
本发明进一步改进在于，步骤3）中，在39.0-42.5Mpa及保压15s的条件下模压预成型。
本发明进一步改进在于，步骤3）中，在200MPa下冷等静压压制成型。
本发明进一步改进在于，步骤5）中，真空条件下的压强为100-200Pa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
采用本发明硬质合金材料的截齿刀头比现有技术中的采煤机截齿刀头硬度和耐磨性大幅提高，其使用寿命比现有技术的截齿刀头的使用寿命提高3～5倍，大大减少了采掘过程中的磨损和更换频率，降低了使用成本，有效地提高了生产效率，对于采煤行业的生产具有积极的意义。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
1）混料：取92.6%碳化钨粉、5.00%钴粉、0.10%铬粉、2.00%铼粉及0.30%铁粉与烧结助剂混合，加入酒精湿磨混料，得到混合物料；
2）烘干：将混合物料放入干燥箱，80℃下烘48小时；
3）成型：将质量浓度为5%的丁纳橡胶汽油溶液以200ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，在30Mpa及保压15s的条件下造粒、过筛，在40Mpa及保压15s的条件下模压预成型，后经在200MPa下冷等静压压制成型，得到生坯；
4）排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于500℃下排胶处理；
5）烧结：在100Pa的真空条件下，将排胶后的生坯在1400℃条件下保温2小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。
实施例2
1）混料：取86.4%碳化钨粉、7.00%钴粉、0.60%铬粉、5.00%铼粉及1.00%铁粉与烧结助剂混合，加入酒精湿磨混料，得到混合物料；
2）烘干：将混合物料放入干燥箱，100℃下烘24小时；
3）成型：将质量浓度为8%的丁纳橡胶汽油溶液以150ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，在28.5Mpa及保压15s的条件下造粒、过筛，在42.5Mpa及保压15s的条件下模压预成型，后经在200MPa下冷等静压压制成型，得到生坯；
4）排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于600℃下排胶处理；
5）烧结：在200Pa的真空条件下，将排胶后的生坯在1300℃条件下保温1小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。
实施例3
1）混料：取89.20%碳化钨粉、6.00%钴粉、0.50%铬粉、3.00%铼粉及1.00%铁粉与烧结助剂混合，加入酒精湿磨混料，得到混合物料；
2）烘干：将混合物料放入干燥箱，90℃下烘36小时；
3）成型：将质量浓度为10%的丁纳橡胶汽油溶液以100ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，在32Mpa及保压15s的条件下造粒、过筛，在39Mpa及保压15s的条件下模压预成型，后经在200MPa下冷等静压压制成型，得到生坯；
4）排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于550℃下排胶处理；
5）烧结：在150Pa的真空条件下，将排胶后的生坯在1350℃条件下保温1.5小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。
实施例4
1）混料：取89.00%碳化钨粉、6.00%钴粉、0.50%铬粉、4.00%铼粉及0.50%铁粉与烧结助剂混合，加入酒精湿磨混料，得到混合物料；
2）烘干：将混合物料放入干燥箱，85℃下烘40小时；
3）成型：将质量浓度为6%的丁纳橡胶汽油溶液以180ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，在30Mpa及保压15s的条件下造粒、过筛，在41Mpa及保压15s的条件下模压预成型，后经在200MPa下冷等静压压制成型，得到生坯；
4）排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于580℃下排胶处理；
5）烧结：在180Pa的真空条件下，将排胶后的生坯在1350℃条件下保温2小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。
实施例5
1）混料：取91.30%碳化钨粉、5.00%钴粉、0.40%铬粉、3.00%铼粉及0.30%铁粉与烧结助剂混合，加入酒精湿磨混料，得到混合物料；
2）烘干：将混合物料放入干燥箱，95℃下烘30小时；
3）成型：将质量浓度为9%的丁纳橡胶汽油溶液以120ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，在31Mpa及保压15s的条件下造粒、过筛，在40Mpa及保压15s的条件下模压预成型，后经在200MPa下冷等静压压制成型，得到生坯；
4）排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于580℃下排胶处理；
5）烧结：在180Pa的真空条件下，将排胶后的生坯在1350℃条件下保温1.5小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。
实施例6
1）混料：取90.50%碳化钨粉、6.00%钴粉、0.20%铬粉、3.00%铼粉及0.30%铁粉与烧结助剂混合，加入酒精湿磨混料，得到混合物料；
2）烘干：将混合物料放入干燥箱，90℃下烘30小时；
3）成型：将质量浓度为7%的丁纳橡胶汽油溶液以160ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，在30Mpa及保压15s的条件下造粒、过筛，在42Mpa及保压15s的条件下模压预成型，后经在200MPa下冷等静压压制成型，得到生坯；
4）排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于550℃下排胶处理；
5）烧结：在150Pa的真空条件下，将排胶后的生坯在1380℃条件下保温1.2小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料。
通过对上述实施例制备的样品进行性能测试，其结果如下：
1、利用MC010-HRS-150数显洛氏硬度计测得洛氏硬度：
洛氏硬度（HRC）：70～72；
2、利用JMTT HVC-10A1显微维氏硬度计测得维氏硬度（HV）：
1）加载条件200g/15s 1252～1286；
2）加载条件500g/15s 1053～1148。
3、利用INSTRON1195型（8800控制系统）电子万能试验机测得三点抗弯强度：加载速度：1mm/min2180～2430MPa。
综上所述，采用本发明硬质合金材料的截齿刀头比现有技术中的采煤机截齿刀头硬度和耐磨性大幅提高，其使用寿命比现有技术的截齿刀头的使用寿命提高3～5倍，大大减少了采掘过程中的磨损和更换频率，降低了使用成本，有效地提高了生产效率，对于采煤行业的生产具有积极的意义。
Claims (7)
1.一种用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：86-93％碳化钨，5.00-7.00％钴，0.10-0.60％铬，2.00-6.00％铼和0.30-1.00％铁。
2.根据权利要求1所述的用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料，其特征在于，由以下重量百分比的组分制备而成：88-92％碳化钨，5.50-6.50％钴，0.20-0.50％铬，3.00-5.00％铼，0.40-0.80％铁。
3.一种根据权利要求1或2所述的用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)混料：按照配比取碳化钨粉、钴粉、铬粉、铼粉及铁粉混合，湿磨，得到混合物料；
2)烘干：将混合物料放入干燥箱，80-100℃下烘24-48小时，得到干燥后的混料；
3)成型：将质量浓度为5-10％的丁纳橡胶汽油溶液以100-200ml/kg的配比作为结合剂加入干燥后的混料中，造粒、过筛，模压预成型，后经冷等静压压制成型，得到生坯；
4)排胶：将生坯烘干后，在真空炉中于500-600℃下排胶处理；
5)烧结：在真空条件下，将排胶后的生坯在1300-1400℃条件下保温1-2小时后随炉冷却，得到用于采煤机的截齿刀头的硬质合金材料，其中真空条件下的压强为100-200Pa。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，加入酒精湿磨混料，得到混合物料。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，在28.5-32.0Mpa及保压15s的条件下造粒。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，在39.0-42.5Mpa及保压15s的条件下模压预成型。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，在200MPa下冷等静压压制成型。
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