CN106319316A - 一种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。公开了一种硬质合金，其主要由以下原材料制得：碳化钨粉末、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％‑2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％‑10.0％的CBN微粉。还公开了一种硬质合金的制造方法，包括将原材料：碳化钨粉末、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％‑2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％‑10.0％的CBN微粉，以及成型用胶水充分混合，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。本发明可同时提高硬质合金的耐磨性及韧性，其成品的磨耗比优于现有的硬质合金。

Description

一种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。
YG3X硬质合金属于硬质合金领域的一个分支，YG3X相当于ISO标准中的K01。YG3X硬质合金密度为14.6-15.2g/cm2，抗弯强度不低于1320N/cm2，硬度不低于92HRA，适于铸铁、有色金属及合金淬火钢合金钢小切削断面高速精加工，但这样参数的YG3X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，本发明提供一种磨耗比更佳的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：
一种硬质合金，其主要由以下原材料制得：碳化钨粉末、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉。
可选地，所述WB(Me)的粒度范围为：0.5-5.0微米，所述CBN微粉的粒度范围为：1.0-500.0微米。
可选地，所述硬质合金为YG3X硬质合金。
可选地，所述WB(Me)的粒度为0.1～1微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的1.94％；所述CBN微粉的粒度为20～30微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的1.94％。
可选地，所述WB(Me)的粒度为0.1～1微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.97％；所述CBN微粉的粒度为10～20微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.97％。
可选地，所述WB(Me)的粒度为1～2微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的1.46％；所述CBN微粉的粒度为1～3微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.58％。
可选地，所述WB(Me)的粒度为0.1～0.5微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.78％；所述CBN微粉的粒度为450～500微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的4.85％。
可选地，所述WB(Me)的粒度为3.0～5.0微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.15％；所述CBN微粉的粒度为200～250微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的9.71％。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：
一种硬质合金的制造方法，包括将原材料：碳化钨粉末、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉，以及成型用胶水充分混合，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，所述升温升压烧结包括：首先将压力线2分钟升压到60Mpa，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3分钟后再将电流110秒慢速升到1450安培，恒温10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15分钟。
与现有技术相比较，本发明实施例在碳化钨粉末和钴粉中添加了重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉，可提高本发明实施例的硬质合金的耐磨性及韧性，其成品的磨耗比优于现有的硬质合金。
【附图说明】
图1是本发明实施例提供的在YG3X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YG3X硬质合金，其主要由以下原材料制得：碳化钨粉末、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,CBN)微粉。其中碳化钨粉末与钴粉的重量比为100:3。
WB(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WB(Me)的粒度范围为：0.5-5.0微米。
所述CBN微粉的粒度范围为：1.0-500.0微米。
本发明实施例在碳化钨粉末和钴粉中添加了重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉，可同时提高本发明实施例的YG3X硬质合金的耐磨性及韧性，其成品的磨耗比优于现有的YG3X硬质合金。
本发明实施例还提供一种YG3X硬质合金的制造方法，包括：将碳化钨粉末、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉，以及成型用胶水充分混合，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YG3X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生产的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YG3X硬质合金，其耐磨性与韧性兼得，性能优于由真空或者惰性气体保护烧结方法获得的YG3X硬质合金。
实施例1
称取10公斤2.8～3.5微米的碳化钨粉末，0.3公斤1.0微米的钴粉，0.3公斤成型用胶水，0.2公斤0.1～1微米的WB(Me)，以及0.2公斤20～30微米的CBN微粉，并将五者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，100～800摄氏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60Mpa，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3分钟后再将电流110秒慢速升到1450安培，恒温10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15分钟。泄压后取出本发明实施例的经CBN微粉及WB(Me)材料改性后的YG3X硬质合金试验块，加工后测试试验块密度为14.6～15.2g/cm2，抗弯强度不低于1850N/cm2，硬度不低于92HRA(对应的HRC大于80)。用标准碳化硅砂轮分别测现有的YG3X硬质合金及本发明实施例改性后的YG3X硬质合金，现有的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是2:20，本发明实施例改性后的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是1.3:20。
实施例2
称取10公斤1.0～2.0微米的碳化钨粉末，0.3公斤1.0微米的钴粉，0.3公斤成型用胶水，0.1公斤0.1～1微米的WB(Me)，以及0.1公斤10～20微米的CBN微粉，并将五者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，100～800摄氏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经CBN微粉及WB(Me)材料改性后的YG3X硬质合金试验块，加工后测试试验块密度为14.6～15.2g/cm2，抗弯强度不低于2000N/cm2，硬度不低于93HRA(对应的HRC大于80)。用标准碳化硅砂轮分别测现有的YG3X硬质合金及本发明实施例改性后的YG3X硬质合金，现有的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是2:20，本发明实施例改性后的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是1.4:20。
实施例3
称取10公斤2.0～2.8微米的碳化钨粉末，0.3公斤1.0微米的钴粉，0.3公斤成型用胶水，0.15公斤1～2微米的WB(Me)，以及0.06公斤1～3微米的CBN微粉，并将五者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，100～800摄氏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经CBN微粉及WB(Me)新材料改性后的YG3X硬质合金试验块，加工后测试试验块密度为14.6～15.2g/cm2，抗弯强度不低于2100N/cm2，硬度不低于93.5HRA(对应的HRC大于80)。用标准碳化硅砂轮分别测现有的YG3X硬质合金及本发明实施例改性后的YG3X硬质合金，现有的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是2:20，本发明实施例改性后的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是1.8:20。
实施例4
称取10公斤1.5-3.3微米的碳化钨粉末，0.3公斤1.0微米的钴粉，0.3公斤成型用胶水，0.08公斤0.1～0.5微米的WB(Me)，以及0.5公斤450～500微米的CBN微粉，并将五者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，100-800摄氏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经CBN微粉及WB(Me)新材料改性后的YG3X硬质合金试验块，加工后测试试验块密度为14.6-15.2g/cm2，抗弯强度不低于2000N/cm2，硬度不低于94.5HRA(对应的HRC大于80)。用标准碳化硅砂轮分别测现有的YG3X硬质合金及本发明实施例改性后的YG3X硬质合金，现有的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是2:20，本发明实施例改性后的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是1.6:20。
实施例5
称取10公斤2.1-2.0微米的碳化钨粉末，0.3公斤1.0微米的钴粉，0.3公斤成型用胶水，0.015公斤3.0～5.0微米的WB(Me)，以及1.0公斤200～250微米的CBN微粉，并将五者充分混合，用四柱压机在模具中压制成柱状，100-800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经CBN微粉及WB(Me)新材料改性后的YG3X硬质合金试验块，加工后测试试验块密度为14.6-15.2g/cm2，抗弯强度不低于2200N/cm2，硬度不低于95HRA(对应的HRC大于80)。用标准碳化硅砂轮分别测现有的YG3X硬质合金及本发明实施例改性后的YG3X硬质合金，现有的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是2:20，本发明实施例改性后的YG3X硬质合金相对砂轮磨耗是1.7:20。
在本发明实施例中，在碳化钨粉末和钴粉中添加了重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉，可同时提高本发明实施例的YG3X硬质合金的耐磨性及韧性，其成品的磨耗比优于现有的YG3X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YG3X硬质合金的性能参数优于现有的真空或者由惰性气体保护烧结方法获得的YG3X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、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉。
2.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述WB(Me)的粒度范围为：0.5-5.0微米，所述CBN微粉的粒度范围为：1.0-500.0微米。
3.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述硬质合金为YG3X硬质合金。
4.根据权利要求1-3任何之一所述的硬质合金，其特征在于，所述WB(Me)的粒度为0.1～1微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的1.94％；所述CBN微粉的粒度为20～30微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的1.94％。
5.根据权利要求1-3任何之一所述的硬质合金，其特征在于，所述WB(Me)的粒度为0.1～1微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.97％；所述CBN微粉的粒度为10～20微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.97％。
6.根据权利要求1-3任何之一所述的硬质合金，其特征在于，所述WB(Me)的粒度为1～2微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的1.46％；所述CBN微粉的粒度为1～3微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.58％。
7.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述WB(Me)的粒度为0.1～0.5微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.78％；所述CBN微粉的粒度为450～500微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的4.85％。
8.根据权利要求1所述的硬质合金，其特征在于，所述WB(Me)的粒度为3.0～5.0微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.15％；所述CBN微粉的粒度为200～250微米，其重量比为碳化钨粉末和钴粉的9.71％。
9.一种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、钴粉、重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.1％-2.0％的WB(Me)以及重量比为碳化钨粉末和钴粉的0.5％-10.0％的CBN微粉，以及成型用胶水充分混合，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60Mpa，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3分钟后再将电流110秒慢速升到1450安培，恒温10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15分钟。
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