CN106282627A - 轻质硬质合金材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质硬质合金材料，各组成成分重量百分比为Co 4～5％、TiC 46～51％、TaC 2.5～3.5％、NbC 1～1.2％、MoC 9～10％、Ni 9～10％、Si3N4 0.3～0.5％、Sc 0.05～0.1％、WC 19～22％。本发明轻质硬质合金材料可用于制作切削金属及合金材料的刀具，刀具使用寿命大幅提高。

Description

轻质硬质合金材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种硬质合金材料及其制造方法，特别是TiC基轻质硬质合金材料及其制造方法。
背景技术
TiC基硬质合金的硬度非常高，有很高的耐磨性，摩擦系数也小，具有较高的抗氧化能力、较高的耐热性和较好的化学稳定性。但是它的抗塑性变形能力、抗脆性破损能力、导热性等均较差，抗磨料磨损性能也较低。因此其应用不如WC基硬质合金面广量大。尽管Ti(C,N)基硬质合金用作刀具材料，适合对铸铁、普通钢、高硬度钢进行高速切削和干式切削，在某些加工场合性能优于一般硬质合金刀具，但是刀具使用寿命任然难以和硬质合金刀具相当，尤其是TiC基硬质合金刀具的耐磨性和使用寿命不理想。
中国专利CN103774024A公开了一种轻质高强度硬质合金材料及其制造方法，各组成成分重量百分比为Co 4～5％、TiC 46～51％、TaC 2.5～3.5％、NbC 1～1.2％、MoC 9～10％、Ni 9～10％、Si3N4 0.3～0.5％、ZrC2 1.4～1.8％、WC 19～22％。其提高了刀具使用寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的任务在于提供了一种轻质高强度硬质合金材料，进一步提高采用此材料制成的刀具的使用寿命。本发明的另一个任务在于提供这种轻质高强度硬质合金材料的制造方法。
本发明的技术方案是这样的，一种轻质高强度硬质合金材料，其特征在于，各组成成分重量百分比为Co 4～5％、TiC 46～51％、TaC 2.5～3.5％、NbC 1～1.2％、MoC 9～10％、Ni 9～10％、Si3N4 0.3～0.5％、Sc 0.05～0.1％、WC 19～24％。
优选的，各组成成分重量百分比为Co 5％、TiC 50.44％、TaC 3％、NbC 1％、MoC10％、Ni 10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.06％、WC 20％。
一种轻质高强度硬质合金材料的制造方法，包括以下工艺步骤：将各组成成分原料混合后湿磨、干燥处理、添加成型剂挤压成型、真空脱蜡烧结，其特征在于，所述烧结时，真空炉温度等速升温，并在真空炉温度分别达到240～250℃、540～550℃、840～850℃以及1200～1250℃时保温20～30min，在真空炉温度达到1400～1450℃时经过50～60min降温至1320～1350℃后保温10～20min，继续经过20～30min降温至1260～1280℃后加热至1480～1500℃保温70～80min，随后自然冷却。
优选的，所述成型剂为聚乙二醇。
本发明的轻质高强度硬质合金材料可用于制作切削金属及合金材料的刀具，具有较好的耐磨性和红硬性，刀具使用寿命提高25％以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
将满足重量百分比为Co 5％、TiC 50.44％、TaC 3％、NbC 1％、MoC 10％、Ni10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.06％、WC 20％的各组分原料充分的混合后，进入球磨机进行湿式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型剂通过挤压机挤压成型；然后进入真空炉内脱蜡处理，并以等速升温方式逐渐加热至1400℃，其中当炉内温度分别达到240℃、540℃、840℃和1200℃时保温20min，即加热至240℃时保温20min然后继续加热至540℃保温20min再加热至840℃保温20min，再加热至1200℃保温20min加热至1400℃。当炉温达到1400℃后，停止加热，经过50min冷却降温至1320℃后保温10min，继续经过30min降温至1265℃后重新加热至1480℃保温50min后自然冷却得到棒材。加工成所需刀具后进行测试，加工不锈钢材料，切削加工进刀深度4mm，单边50μm，刀具寿命为加工距离为55.7m。
实施例2：
将满足重量百分比为Co 5％、TiC 46％、TaC 3.5％、NbC 1.2％、MoC 10％、Ni10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.05％、WC 23.75％的各组分原料充分的混合后，进入球磨机进行湿式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型剂通过挤压机挤压成型；然后进入真空炉内脱蜡处理，并以等速升温方式逐渐加热至1450℃，其中当炉内温度分别达到250℃、550℃、850℃和1250℃时保温30min，即加热至250℃时保温30min然后继续加热至550℃保温30min再加热至850℃保温30min，再加热至1250℃保温30min加热至1450℃。当炉温达到1450℃后，停止加热，经过60min冷却降温至1350℃后保温15min，继续经过30min降温至1270℃后重新加热至1500℃保温60min后自然冷却得到棒材。加工成所需刀具后进行测试，加工不锈钢材料，切削加工进刀深度4mm，单边50μm，刀具寿命为加工距离为54.5m。
实施例3：
将满足重量百分比为Co 4.9％、TiC 51％、TaC 3.5％、NbC 1.2％、MoC 10％、Ni10％、Si3N4 0.3％、Sc 0.1％、WC 19％的各组分原料充分的混合后，进入球磨机进行湿式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型剂通过挤压机挤压成型；然后进入真空炉内脱蜡处理，并以等速升温方式逐渐加热至1450℃，其中当炉内温度分别达到245℃、545℃、845℃和1200℃时保温25min，即加热至245℃时保温25min然后继续加热至545℃保温25min再加热至845℃保温25min，再加热至1200℃保温25min加热至1450℃。当炉温达到1450℃后，停止加热，经过55min冷却降温至1330℃后保温20min，继续经过20min降温至1270℃后重新加热至1480℃保温55min后自然冷却得到棒材。加工成所需刀具后进行测试，加工不锈钢材料，切削加工进刀深度4mm，单边50μm，刀具寿命为加工距离为54.9m。
实施例4：
将满足重量百分比为Co 4％、TiC 48.82％、TaC 2.7％、NbC 1％、MoC 10％、Ni9％、Si3N4 0.4％、Sc 0.08％、WC 24％的各组分原料充分的混合后，进入球磨机进行湿式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型剂通过挤压机挤压成型；然后进入真空炉内脱蜡处理，并以等速升温方式逐渐加热至1430℃，其中当炉内温度分别达到240℃、540℃、840℃和1200℃时保温30min，即加热至240℃时保温30min然后继续加热至540℃保温30min再加热至840℃保温30min，再加热至1250℃保温30min加热至1430℃。当炉温达到1430℃后，停止加热，经过50min冷却降温至1320℃后保温15min，继续经过25min降温至1280℃后重新加热至1480℃保温55min后自然冷却得到棒材。加工成所需刀具后进行测试，加工不锈钢材料，切削加工进刀深度4mm，单边50μm，刀具寿命为加工距离为54m。
实施例5：
将满足重量百分比为Co 5％、TiC 48.5％、TaC 2.5％、NbC 1％、MoC 9％、Ni10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.05％、WC 23.45％的各组分原料充分的混合后，进入球磨机进行湿式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型剂通过挤压机挤压成型；然后进入真空炉内脱蜡处理，并以等速升温方式逐渐加热至1400℃，其中当炉内温度分别达到240℃、540℃、840℃和1200℃时保温20min，即加热至240℃时保温20min然后继续加热至540℃保温20min再加热至840℃保温20min，再加热至1200℃保温20min加热至1400℃。当炉温达到1400℃后，停止加热，经过60min冷却降温至1340℃后保温10min，继续经过20min降温至1260℃后重新加热至1500℃保温60min后自然冷却得到棒材。加工成所需刀具后进行测试，加工不锈钢材料，切削加工进刀深度4mm，单边50μm，刀具寿命为加工距离为55.1m。

Claims (4)

1.一种轻质硬质合金材料，其特征在于:各组成成分重量百分比为Co 4～5％、TiC 46～51％、TaC 2.5～3.5％、NbC 1～1.2％、MoC 9～10％、Ni 9～10％、Si3N4 0.3～0.5％、Sc0.05～0.1％、WC 19～22％。
2.根据权利要求1所述的轻质硬质合金材料，其特征在于：各组成成分重量百分比为Co5％、TiC 49％、TaC 3％、NbC 1％、MoC 10％、Ni 10％、Si3N4 0.5％、ZrC2 1.5％、WC 20％。
3.一种根据权利要求1所述的轻质硬质合金材料的制造方法，其特征在于：将各组成成分原料混合后湿磨、干燥处理、添加成型剂挤压成型、真空脱蜡烧结，其特征在于，所述烧结时，真空炉温度等速升温，并在真空炉温度分别达到240～250℃、540～550℃、840～850℃以及1200～1250℃时保温20～30min，在真空炉温度达到1400～1450℃时经过50～60min降温至1320～1350℃后保温10～20min，继续经过20～30min降温至1260～1280℃后加热至1480～1500℃保温70～80min，随后自然冷却。
4.根据权利要求3所述的轻质硬质合金材料的制造方法，其特征在于：所述成型剂为聚乙二醇。
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