CN106222509A - 一种钢结硬质合金及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于粉末冶金领域。公开了一种钢结硬质合金，其主要由以下原材料制得：碳化钨粉末、羟基铁粉末以及重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％‑‑2.0％的WB(Me)。还公开了一种钢结硬质合金的制造方法，包括将原材料：碳化钨粉末、羟基铁粉末、重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％‑‑2.0％的WB(Me)，以及液体石蜡充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机升温升压烧结，泄压后取出。本发明的钢结硬质合金的硬度及韧性佳，其成品抗弯强度在3300‑3800kg/mm2，抗压强度在4200‑4800kg/mm2，硬度HRC92‑93，优于现有的钢结硬质合金。

Description

一种钢结硬质合金及其制造方法
【技术领域】
本发明属于粉末冶金领域，尤其涉及一种钢结硬质合金及其制造方法。
【背景技术】
预计2016年我国硬质合金的产量将到达3万吨，工业总产值达到约230亿元。硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，被誉为“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钻具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。同时，未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将不断增加对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。
钢结硬质合金属于硬质合金领域的一个分支，其基本组成是羟基铁50％、碳化钨粉50％、少量合金元素。制造工艺为惰性气体保护烧结法。成品抗弯强度约1500-1600kg/mm2，抗压强度1600-2000kg/mm2，硬度HRC60-65(对应的HRA小于83)。但这样参数的钢结硬质合金并不能完全满足市场要求。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明提供一种抗弯强度、抗压强度、硬度更佳的钢结硬质合金及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
一种钢结硬质合金，其主要由以下原材料制得：碳化钨粉末、羟基铁粉末以及重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WB(Me)。
可选地，碳化钨粉末与上述羟基铁粉末的重量比相等。
可选地，WB(Me)的粒度范围为：0.5-1.0微米。
可选地，WB(Me)的粒度为1微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％。
可选地，WB(Me)的粒度为1微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的2.0％。
可选地，WB(Me)的粒度为0.5微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.5％。
可选地，WB(Me)的粒度为0.8微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.3％。
可选地，WB(Me)的粒度为0.6微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.7％。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：
一种钢结硬质合金的制造方法，包括将原材料：碳化钨粉末、羟基铁粉末、重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WB(Me)，以及液体石蜡充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机升温升压烧结，泄压后取出。
可选地，上述升温升压烧结包括：首先将压力线2分钟升压到70Mpa，保压5秒之后开始加热，10秒将加热器的输出电流升到1080安培，保温15分钟后再将电流110秒慢速升到1450安培，恒温13分钟停止供热，功率线恢复到0，接着两分钟后泄压，压力线恢复到0，烧结全过程按照提供电流的时间来算，共30分钟。
与现有技术相比较，本发明中实施例在碳化钨粉末和羟基铁粉末中添加重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WB(Me)，可同时提高本发明实施例的钢结硬质合金的硬度及韧性，其成品抗弯强度在3300-3800kg/mm2，抗压强度在4200-4800kg/mm2，硬度HRC92-93，优于现有的钢结硬质合金。
【附图说明】
图1是本发明实施例提供的在钢结硬质合金制造方法中升温升压烧结的工艺图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、方法方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种钢结硬质合金，其主要由以下原材料制得：碳化钨粉末、羟基铁粉末以及重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WBn(Me)。其中碳化钨粉末与羟基铁粉末的重量比相等。
WBn(Me)是钨的硼系列化合物，其中Me是金属的英文缩写，贵金属铼Re是其中的一种最佳选择，还有其他可选金属如钛、各种稀土元素等，其显微硬度为50Gpa。
所述WBn(Me)可为WB(Me)，粒度范围为0.5-1.0微米。
本发明实施例在碳化钨粉末和羟基铁粉末中添加重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WB(Me)，可同时提高本发明实施例的钢结硬质合金的硬度及韧性，其成品抗弯强度在3300-3800kg/mm2，抗压强度在4200-4800kg/mm2，硬度HRC92-93，优于现有的钢结硬质合金。
本发明实施例还提供一种钢结硬质合金的制造方法，包括：将碳化钨粉末、羟基铁粉末、重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WBn(Me)，以及液体石蜡充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机升温升压烧结，泄压后取出，即获得本发明实施例的钢结硬质合金。
所述六面顶压机采用的是韶关赛普超硬材料科技有限公司自产的6×3000T压机。
本发明实施例采用六面顶压机热压烧结制造获得本发明实施例的钢结硬质合金，其耐磨性与韧性兼得，性能优于由惰性气体保护烧结方法获得的钢结硬质合金。
实施例1
称取10公斤1微米的碳化钨粉末，10公斤1微米的羟基铁粉末，400克液体石蜡，以及0.2公斤1微米的WB(Me)，并将四者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，650度脱蜡后装入复合叶腊石中，然后按图1所示的烧结工艺线使用六面顶压机进行烧结，图中横坐标是时间轴，纵坐标是压力、功率定性表示。首先将压力线2分钟升压到70Mpa，保压5秒之后开始加热，10秒将加热器的输出电流升到1080安培，保温15分钟后再将电流110秒慢速升到1450安培，恒温13分钟停止供热，功率线恢复到0，接着两分钟后泄压，压力线恢复到0，烧结全过程按照提供电流的时间来算，共30分钟。泄压后取出本发明实施例的钢结硬质合金试验块，调质后测试试验块抗弯强度为3400kg/mm2，抗压强度为4200kg/mm2，硬度HRA93(对应的HRC大于70)。而现有的钢结硬质合金抗弯强度约1500-1600kg/mm2，抗压强度1600-2000kg/mm2，硬度HRC60-65(对应的HRA小于83)。
实施例2
称取10公斤1微米的碳化钨粉末，10公斤1微米的羟基铁粉末，400克液体石蜡，以及0.4公斤1微米的WB(Me)，并将四者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，650度脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机进行烧结，流程同实施例1，泄压后取出本发明实施例的钢结硬质合金试验块，调质后测试试验块抗弯强度为3800kg/mm2，抗压强度为4600kg/mm2，硬度HRA93(对应的HRC大于70)。而现有的钢结硬质合金抗弯强度约1500-1600kg/mm2，抗压强度1600-2000kg/mm2，硬度HRC60-65(对应的HRA小于83)。
实施例3
称取10公斤0.5微米的碳化钨粉末，10公斤0.5微米的羟基铁粉末，400克液体石蜡，以及0.3公斤0.5微米的WB(Me)，并将四者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，650度脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机进行烧结，流程同实施例1，泄压后取出本发明实施例的钢结硬质合金试验块，调质后测试试验块抗弯强度为3600kg/mm2，抗压强度为4450kg/mm2，硬度HRA93(对应的HRC大于70)。而现有的钢结硬质合金抗弯强度约1500-1600kg/mm2，抗压强度1600-2000kg/mm2，硬度HRC60-65(对应的HRA小于83)。
实施例4
称取10公斤0.8微米的碳化钨粉末，10公斤0.8微米的羟基铁粉末，400克液体石蜡，以及0.26公斤0.8微米的WB(Me)，并将四者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，650度脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机进行烧结，流程同实施例1，泄压后取出本发明实施例的钢结硬质合金试验块，调质后测试试验块抗弯强度为3500kg/mm2，抗压强度为4400kg/mm2，硬度HRA93(对应的HRC大于70)。而现有的钢结硬质合金抗弯强度约1500-1600kg/mm2，抗压强度1600-2000kg/mm2，硬度HRC60-65(对应的HRA小于83)。
实施例5
称取10公斤0.6微米的碳化钨粉末，10公斤0.6微米的羟基铁粉末，400克液体石蜡，以及0.34公斤0.6微米的WB(Me)，并将四者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，650度脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机进行烧结，流程同实施例1，泄压后取出本发明实施例的钢结硬质合金试验块，调质后测试试验块抗弯强度为3700kg/mm2，抗压强度为4500kg/mm2，硬度HRA93(对应的HRC大于70)。而现有的钢结硬质合金抗弯强度约1500-1600kg/mm2，抗压强度1600-2000kg/mm2，硬度HRC60-65(对应的HRA小于83)。
在本发明中实施例中，在碳化钨粉末和羟基铁粉末中添加重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WB(Me)，可同时提高本发明实施例的钢结硬质合金的硬度及韧性，其成品抗弯强度在3300-3800kg/mm2，抗压强度在4200-4800kg/mm2，硬度HRC92-93，优于现有的钢结硬质合金。同时本发明实施例采用六面顶压机热压烧结工艺制造，获得的钢结硬质合金的性能参数优于现有的由惰性气体保护烧结方法获得的钢结硬质合金。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢结硬质合金，其特征在于，其主要由以下原材料制得：碳化钨粉末、羟基铁粉末以及重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WB(Me)。
2.根据权利要求1所述的钢结硬质合金，其特征在于：上述碳化钨粉末与上述羟基铁粉末的重量比相等。
3.根据权利要求2所述的钢结硬质合金，其特征在于：上述WB(Me)的粒度范围为：0.5-1.0微米。
4.根据权利要求1所述的钢结硬质合金，其特征在于：上述WB(Me)的粒度为1微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％。
5.根据权利要求1所述的钢结硬质合金，其特征在于：上述WB(Me)的粒度为1微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的2.0％。
6.根据权利要求1所述的钢结硬质合金，其特征在于：上述WB(Me)的粒度为0.5微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.5％。
7.根据权利要求1所述的钢结硬质合金，其特征在于：上述WB(Me)的粒度为0.8微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.3％。
8.根据权利要求1所述的钢结硬质合金，其特征在于：上述WB(Me)的粒度为0.6微米，其重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.7％。
9.一种钢结硬质合金的制造方法，其特征在于，包括将原材料：碳化钨粉末、羟基铁粉末、重量比为碳化钨粉末和羟基铁粉末的1.0％--2.0％的WB(Me)，以及液体石蜡充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，脱蜡后装入复合叶腊石中使用六面顶压机升温升压烧结，泄压后取出。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述升温升压烧结包括：首先将压力线2分钟升压到70Mpa，保压5秒之后开始加热，10秒将加热器的输出电流升到1080安培，保温15分钟后再将电流110秒慢速升到1450安培，恒温13分钟停止供热，功率线恢复到0，接着两分钟后泄压，压力线恢复到0，烧结全过程按照提供电流的时间来算，共30分钟。
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