CN106702250A - 一种高硬度高强度硬质合金锯片及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本专利公开了合金加工领域的一种高硬度高强度硬质合金锯齿片及其加工方法，该硬质合金锯齿片的组分包括碳化钨、钴粉、碳化钽、碳化铬和碳化钒。其加工方法的具体步骤为：步骤一、加工碳化钨：将碳化钨与添加剂一起在高温下碳化和还原；步骤二、球磨：将碳化钨和钴粉一起球磨，使用圆柱状的研磨体；步骤三、添加成型剂：加入PEG成型剂；步骤四、通入保护气：通入氮气或氩气作为保护气；步骤五、冲压成型：在30‑100吨压力下冲压成型；步骤六、烧结：在1400~1450℃下，10Mpa压力进行烧结；步骤七、表面处理。本方案加工出的硬质合金锯齿片，稳定性好，尺寸精度高，致密性好，破损率低，并且产品的硬度和强度增加，脆性降低，更适合于切割高硬度的型材。

Description

一种高硬度高强度硬质合金锯片及其加工方法

技术领域

本发明属于合金加工领域，具体涉及一种高硬度高强度硬质合金锯片及其加工方法。

背景技术

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性。

硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。硬化相是碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，但是脆性大，强度不高，粘结金属一般是钴和镍，也有钢结硬质合金，硬度低，塑性相对来说比较好，强度也不高，但是把两者结合起来，性能互补，粘结金属的塑性可以抵消硬化相的脆性，而对硬度降低的不多，特别是经过烧结，硬化相与粘结金属便形成共晶合金。经过冷却，硬化相分布在粘结金属组成的网格里，彼此紧密地联系在一起，形成一个牢固的整体。

锯齿片是用于切割各类型材所用的切割件，普通的锯齿片只能切割硬度较小的物品，如木材等，而硬质合金锯齿片刻用于切割铝型材等硬度较大的物品。对于硬质合金锯齿片来说，其切割的性能主要决定于硬质合金的质量，而硬质合金的质量主要决定于加工时的原料配比。目前的硬质合金为了增加强度，通常加入5~10%的钴粉，并且粒度较大，因此合金的硬度不高。

发明内容

本发明意在提供一种硬质合金锯齿片，以解决现在制造的硬质合金锯齿片采用的材料无法满足高强度和高硬度要求的问题。

本方案中的一种高硬度高强度硬质合金锯齿片，包括的成分及各成分的质量百分比为：碳化钨94~97.5%、钴粉2.5~5.5%、添加剂0.3~0.7%，所述添加剂为碳化钽、碳化铬和碳化钒，碳化钽：碳化铬：碳化镍的质量比为2:1:1。碳化钨的粒径为0.2~0.4μm，钴粉的粒径为0.4~0.8μm，添加剂的粒径为0.2~0.6μm。

本申请中还提供一种高硬度高强度硬质合金锯齿片的加工方法，以配合本方案采用的硬质合金锯齿片材料制造出高强度和高硬度的硬质合金锯齿片，解决现在没有匹配制造该硬质合金锯齿片方法的问题。

本方案提供的高硬度高强度硬质合金锯齿片的加工方法包括以下步骤：

步骤一、加工碳化钨：将碳化钨与添加剂一起混合均匀，在1800~2000℃的高温下碳化和还原；

步骤二、球磨：将步骤一加工的碳化钨与钴粉一起放入球磨机中，再放入圆柱状的研磨体进行球磨；

步骤三、添加成型剂：在球磨机中加入PEG成型剂；

步骤四、通入保护气：在球磨机中通入氮气或氩气作为保护气，防止物料氧化；

步骤五、冲压成型：将球磨完成后的混合粉粒在30-100吨压力下冲压成型制成毛胚；

步骤六、烧结：将毛胚在1400~1450℃，10MPa下烧结60~100min，得到硬质合金锯齿片成品；

步骤七、表面处理：对硬质合金锯齿片成品作常规的表面处理，即可包装出厂。

本发明的原理：本申请的创新点首先在于配方，采用了更小粒径的碳化钨和钴粉，让两者在球磨时能结合更加均匀和紧密，提高合金的硬度和强度，并且添加剂中的碳化钽可提高硬质合金的红硬性，使硬质合金在切割的高温下，硬度不会有明显降低，基本能保持稳定。而且碳化铬和碳化钒能抑制碳化钨的晶粒长大，让碳化钨处于超细的粒径范围内，对提高硬质合金的硬度具有显著的效果。

其次，本申请的第二个创新点在于硬质合金锯齿片的加工方法，传统的硬质合金加工过程中，也有添加碳化钽之类的添加剂，但是都是在球磨时加入，而本申请是在碳化钨的碳化过程中就加入添加剂，让碳化钨和添加剂在1800~2000℃的高温下混合作用，发生碳化和还原反应，对抑制碳化钨的晶粒长大以及提高红硬性都有着更优的效果。而在球磨时，传统的方法都是加入球体作为研磨机进行球磨，这样的缺点在于，会让球磨后产生较多的大颗粒杂质，使得废弃料增多，提高加工成本。本申请采用硬质合金圆柱作为研磨体，一般有五种规格的圆柱可进行添加，分别为Φ4×6、Φ5.5×8、Φ6.5×8.5、Φ8.5×12、Φ10.5×14.5，采用硬质合金圆柱体进行球磨时，球磨机中的粉粒可在圆柱之间实现线性球磨，让球磨得更加彻底和均匀，产生的废弃料更少，具有非常显著的优点。由于球磨时，粉粒之间产生的摩擦会导致温度升高，若是直径将粉粒取出，高温下，遇氧气会燃烧，有安全隐患，加入的PEG成型剂可在粉粒的表面成膜，阻止氧气的直接接触，避免了高温燃烧的情况发送。由于球磨过程中，球磨机中可能会进入部分氧气，因此本申请还通过通入氮气或氩气，将氧气排出，使球磨机内处于无氧环境，保证了球磨的正常运行和安全性。

本申请通过30-100吨的超高压进行冲压成型，成型后的产品致密性非常好，而且尺寸的精度很高，产品质量更高。通过超高压烧结的过程，烧结后的产品致密性非常好，可脱除表面的成型剂，产品的硬度和强度明显提高，让产品具有更好的稳定性。

本发明的有益效果：本申请通过创新的配方，且各组分都是超细的粒径，再通过本申请的独特加工方法，得到的硬质合金锯齿片稳定性好，尺寸精度高，致密性好，破损率低。并且硬度提高，可达到92.5~95HRA，强度增加，脆性降低，更适合于切割高硬度的型材。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本方案提供了一种高硬度高强度硬质合金锯齿片，其包括的成分及各成分的质量百分比为：碳化钨94~97.5%、钴粉2.5~5.5%、添加剂0.3~0.7%，添加剂为碳化钽、碳化铬和碳化钒，碳化钽：碳化铬：碳化镍的质量比为2:1:1。碳化钨的粒径为0.2~0.4μm，钴粉的粒径为0.4~0.8μm，添加剂的粒径为0.2~0.6μm。

本方案还提供了一种高硬度高强度硬质合金锯齿片的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、加工碳化钨：将碳化钨与添加剂一起混合均匀，在1800℃的高温下碳化和还原；

步骤二、球磨：将步骤一加工的碳化钨与钴粉一起放入球磨机中，再放入圆柱状的研磨体进行球磨；

步骤三、添加成型剂：在球磨机中加入PEG1500成型剂；

步骤四、通入保护气：在球磨机中通入氩气作为保护气；

步骤五、冲压成型：将球磨完成后的混合粉粒在30-100吨下冲压成型制成毛胚；

步骤六、烧结：将毛胚在1400~1450℃，10MPa下烧结80min，得到硬质合金锯齿片成品；

步骤七、表面处理：对硬质合金锯齿片成品作常规的表面处理，即可包装出厂。

通过本方案的配方以及方法所加工出的硬质合金锯齿片，稳定性好，具有良好的红硬性，而且尺寸精度高，致密性好，破损率低。并且产品的硬度提高，可达到92.5~95HRA，强度增加，脆性降低，更适合于切割高硬度的型材。

Claims (3)

1.一种高硬度高强度硬质合金锯齿片，其特征在于，包括的成分及各成分的质量百分比为：碳化钨94~97.5%、钴粉2.5~5.5%、添加剂0.3~0.7%，所述添加剂为碳化钽、碳化铬和碳化钒，碳化钽：碳化铬：碳化钒的质量比为2:1:1。

2.根据权利要求1所述的一种高硬度高强度硬质合金锯齿片，其特征在于：所述碳化钨的粒径为0.2~0.4μm，钴粉的粒径为0.4~0.8μm，添加剂的粒径为0.2~0.6μm。

3.加工如权利要求2所述的一种高硬度高强度硬质合金锯齿片的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、加工碳化钨：将碳化钨与添加剂一起混合均匀，在1800~2000℃的高温下碳化和还原；

步骤二、球磨：将步骤一加工好的碳化钨与钴粉一起放入球磨机中，再放入圆柱状的研磨体进行球磨；

步骤三、添加成型剂：在球磨机中加入PEG成型剂；

步骤四、通入保护气：在球磨机中通入氮气或氩气作为保护气；

步骤五、冲压成型：将球磨完成后的混合粉粒在30-100吨压力下冲压成型制成毛胚；

步骤六、烧结：将毛胚在1400~1450℃，10MPa下烧结60~100min，得到硬质合金锯齿片成品；

步骤七、表面处理：对硬质合金锯齿片成品作常规的表面处理，即可包装出厂。