CN106834868B - 用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法 - Google Patents
用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106834868B CN106834868B CN201710014385.0A CN201710014385A CN106834868B CN 106834868 B CN106834868 B CN 106834868B CN 201710014385 A CN201710014385 A CN 201710014385A CN 106834868 B CN106834868 B CN 106834868B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid solution
- deep hole
- carbide tool
- sintered carbide
- tool material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
- C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明为用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法,解决现有深孔加工刀具材料耐磨性、冲击性能、强度硬度不够的问题。其化学成份为:粘结相Co含量8wt.%‑12wt.%,四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C含量为15wt.%‑22wt.%,其余为WC,硬质合金中WC的粒径为0.8‑1.5um,固溶体平均粒径为WC平均粒径1‑1.5倍。球磨64小时后,将干燥制粒后的粉末经过1‑1.2T/cm3的压制压力模压成型,在1450℃‑1475℃低压炉烧结1.5h制成硬着合金刀片。本发明与目前使用的硬质合金刀具材料进行试验对比,前者在深孔切削加工领域具有良好的耐磨性能和抗冲击性能。
Description
技术领域:
本发明涉及一种硬质合金刀具材料,尤其与用于深孔加工用钻头的刀具材料及其制备方法有关。
背景技术:
随着我国经济的高速发展,核电作为一种低碳清洁能源发展迅速。核电关键零部件蒸汽发生器管板材料主要是由镍基合金 EQNiCrFe-7A制造而成,由于其具有抗高温氧化和高温耐蚀性的特殊性能,属于典型的难加工材料。同时由于深孔加工系统有着半封闭、切削温度高、切削热不易传散、排屑困难的特殊性,因此深孔钻钻削时切削力大,切削温度高,现有的硬质合金,其成分包括:9%Co,22.5%(W,Ti)C,5.5%TaC,其余WC,按比例配制成粉末,球磨、干燥、制粒后以1.0T/cm3压制压力将粉末压成刀片毛坯,在温度1450℃,5MPa低压烧结1.5h。制成的刀片抗弯强度2017MPa;洛氏硬度91.4。钻削刀刃的磨料磨损、扩散磨损乃至氧化磨损都较严重,尤其当工件中存在一些硬质化合物时,磨损更加严重。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种高硬度、高强度、高韧性、高温红硬性好、耐磨性好的用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法。
本发明是这样实现的:
用于深孔加工硬质合金刀具材料,由如下重量百分比的原料制成:粘结相Co,8%-12%,四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C,15%-22%,余量为WC,其中WC晶粒度1-1.5um,Co晶粒度1-1.5um,四元固溶体晶粒度1.4-2.5um。
四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C中WC:TiC:TaC:NbC的质量比为:1:2:1:1。
四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C的制备方法:将WC、TiO2、Ta2O5、Nb2O5按照12-20:40-50:10-20:10-20重量比进行配制,另加炭黑作为还原剂,在干式球磨机中均匀混合10小时,然后在1700-1800℃温度下还原反应,最终于2000℃~2200℃条件下真空固溶3-5小时制备出四元固溶体粉末。
用于深孔加工硬质合金刀具材料的制备方法,将平均粒径分别为1-1.5μm的WC、1.5-2.5μm的四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C、以及1μm的Co混合,以正己烷为湿磨介质,每公斤粉末加350毫升正己烷,球料比为4:1,球磨时间82h,再加入重量百分比2%蜡混合2h,干燥制粒后的粉末以1-1.2T/cm3的压力压制成型,在低压炉中经1450℃-1475℃烧结1.5h。
本发明与现有技术相比优点如下:
本发明从化学成分上添加了四元(W,Ti,Ta,Nb)C固溶体,能够充分发挥Ti,Ta,Nb的优良性能,抑制晶粒长大,提高合金硬度和强度,同时改善合金的高温性能和耐磨性。
附图说明:
图1为深孔钻钻头主视图。
图2为图1的左视图。
具体实施方式:
实施例1:
将2umWC粉末、1umTiO2粉末、1umTa2O5粉末、1um Nb2O5按照16.43:43.8:18.97:20.82重量比进行配制,另加重量百分比29.88%的炭黑。在干式球磨机中均匀混合10小时,然后在1800℃温度下还原反应,最终于2100℃条件下真空固溶4小时制备出四元固溶体粉末(W0.1Ti0.63Ta0.09Nb0.18)C。
将制得的(W,Ti,Ta,Nb)C固溶体粉末,制备深孔加工用硬质合金刀片。步骤如下:
按照9%Co,20%(W,Ti,Ta,Nb)C,71%WC的重量百分比,将平均粒径分别为1μm的WC、1.5μm的(W,Ti,Ta,Nb)C、以及1μm的Co混合,以己烷为湿磨介质,每公斤粉末加350毫升,球料比为4:1,球磨时间64h,球磨时间64h后,再参蜡混合2h,干燥制粒后以1.0T/cm3压制压力将粉末压成刀片毛坯,在温度1450℃,5MPa低压烧结1.5h。制成的刀片抗弯强度2178MPa;洛氏硬度91.5。
试验例:
对比硬质合金刀片:
一种现有技术的硬质合金,其成分包括:9%Co,22.5%(W,Ti)C,5.5%TaC,其余WC,按比例配制成粉末,球磨、干燥、制粒后以1.0T/cm3压制压力将粉末压成刀片毛坯,在温度1450℃,5MPa低压烧结1.5h。制成的刀片抗弯强度2017MPa;洛氏硬度91.4.
实验例1:
将实施例1硬质合金材料和对比硬质合金材料分别制作成深孔钻头刀片,刀片见附图.然后再经过相同的涂层工艺处理后在实验室进行切削验证,其结果如下表。从表中可以看出,实施例1制得的硬质合金刀片在钻削长度达到8.216m之后刀面磨损量仅0.2mm;且排屑情况良好,钻削性能出色。
实验例2:
将实施例1硬质合金刀具材料制作成深孔钻头刀片,刀片附图.与国外钻头进行现场对比试验,对各个钻头打孔数量进行统计,以机床设定相同的峰值推力和峰值电流作为判定极限寿命的依据,统计结果显示如下表。从表中可以看出,(1)实施例1制得的钻头平均寿命是24孔(19.2m),高于进口钻头16.6%,(2)实施例1钻头的磨损,小于进口钻头,平均磨损小50%以上。(3)实施例1钻头钻孔垂直度高于进口钻头。
Claims (3)
1.用于深孔加工硬质合金刀具材料,其特征在于由如下重量百分比的原料制成:粘结相Co,8%-12%,四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C,15%-22%,余量为WC,其中WC晶粒度1-1.5um,Co晶粒度1-1.5um,四元固溶体晶粒度1.4-2.5um,四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C中WC:TiC:TaC:NbC的质量比为:1:2:1:1。
2.根据权利要求1所述的用于深孔加工硬质合金刀具材料,其特征在于四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C的制备方法:将WC、TiO2、Ta2O5、Nb2O5按照12-20:40-50:10-20:10-20重量比进行配制,另加炭黑作为还原剂,在干式球磨机中均匀混合10小时,然后在1700-1800℃温度下还原反应,最终于2000℃~2200℃条件下真空固溶3-5小时制备出四元固溶体粉末。
3.根据权利要求1或2所述的用于深孔加工硬质合金刀具材料的制备方法,其特征在于将平均粒径分别为1-1.5μm的WC、1.5-2.5μm的四元固溶体(W,Ti,Ta,Nb)C、以及1μm的Co混合,以正己烷为湿磨介质,每公斤粉末加350毫升正己烷,球料比为4:1,球磨时间82h,再加入重量百分比2%蜡混合2h,干燥制粒后的粉末以1-1.2T/cm3的压力压制成型,在低压炉中经1450℃-1475℃烧结1.5h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710014385.0A CN106834868B (zh) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | 用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710014385.0A CN106834868B (zh) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | 用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106834868A CN106834868A (zh) | 2017-06-13 |
CN106834868B true CN106834868B (zh) | 2018-12-21 |
Family
ID=59117873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710014385.0A Active CN106834868B (zh) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | 用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106834868B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108950341B (zh) * | 2018-07-04 | 2020-10-23 | 株洲锐利工具有限公司 | 硬质合金及制备方法 |
CN109227063A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-18 | 南通重矿金属新材料有限公司 | 一种孔型刀具的制作方法 |
CN111690862A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-22 | 江西中孚硬质合金股份有限公司 | 用于道岔钢轨铣刀的硬质合金、铣刀坯制备方法及铣刀坯 |
CN111961941B (zh) * | 2020-09-02 | 2021-02-12 | 四川大学 | 超细硬质合金刀具材料制备方法 |
CN113462919A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-10-01 | 河源普益硬质合金厂有限公司 | 一种制备均匀弥散分布立方相的硬质合金方法 |
CN117923917A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 长沙华希新材料有限公司 | 一种增材制造用多元复相碳化物及其制备工艺 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101586204A (zh) * | 2009-05-13 | 2009-11-25 | 长沙高新开发区鑫天超硬材料有限公司 | 碳化钨-碳化钛-碳化钽-碳化铌固溶体硬质合金 |
CN102796934A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-28 | 德阳思远重工有限公司 | 一种盾构机刀具材料及其制备方法 |
CN104278186A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-01-14 | 成都工具研究所有限公司 | 用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片 |
CN106929734A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 成都工具研究所有限公司 | 用于孔加工刀具导向块硬质合金材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-01-10 CN CN201710014385.0A patent/CN106834868B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101586204A (zh) * | 2009-05-13 | 2009-11-25 | 长沙高新开发区鑫天超硬材料有限公司 | 碳化钨-碳化钛-碳化钽-碳化铌固溶体硬质合金 |
CN102796934A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-28 | 德阳思远重工有限公司 | 一种盾构机刀具材料及其制备方法 |
CN104278186A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-01-14 | 成都工具研究所有限公司 | 用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片 |
CN106929734A (zh) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 成都工具研究所有限公司 | 用于孔加工刀具导向块硬质合金材料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106834868A (zh) | 2017-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106834868B (zh) | 用于深孔加工硬质合金刀具材料及其制备方法 | |
CN108823478B (zh) | 超细高熵合金粘结相金属陶瓷及其制备方法 | |
CN103789596B (zh) | 一种聚晶立方氮化硼刀具材料及其制备方法 | |
US7297176B2 (en) | Cemented carbide body | |
JP5732663B2 (ja) | 立方晶窒化硼素焼結体工具 | |
CN106929734B (zh) | 用于孔加工刀具导向块硬质合金材料及其制备方法 | |
CN101255520A (zh) | 纳米WC-Co复合粉改性的Ti(CN)基金属陶瓷及其制备方法 | |
CN103305741A (zh) | 硬质合金、硬质合金刀杆及其制造方法 | |
CN108570589B (zh) | 一种硬质合金刀具材料及其制备方法 | |
CN102816964A (zh) | 超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷工具的制备方法 | |
JP2007231421A (ja) | TiCN基サーメット | |
CN103691959A (zh) | 一种复合结构硬质合金齿及其制备方法 | |
CN104831101A (zh) | 一种硬质合金材料的制备方法与系统 | |
JP2000355725A (ja) | 先端切刃面の面摩耗が一様な超硬合金製ドリル | |
CN108950341B (zh) | 硬质合金及制备方法 | |
WO2012141739A1 (en) | Use of resonant mixing to produce impregnated bits | |
JP2008238354A (ja) | ドリルおよび切削方法 | |
CN115138849A (zh) | 一种无粘结相硬质合金刀具材料的制备方法 | |
CN205464469U (zh) | 孔加工刀具和用于孔加工刀具的导向块 | |
CN111042741A (zh) | 多级组合式不取芯孕镶金刚石钻头 | |
CN115449661B (zh) | 一种梯度结构的金属陶瓷材料及其制备方法 | |
CN204874698U (zh) | 一种硬质合金材料的制备系统 | |
CN110616347A (zh) | 一种用于加工难加工铸铁的硬质合金制造方法 | |
KR200336499Y1 (ko) | 공구수명 향상을 위한 솔리드형 초경 버니싱 드릴 | |
CN202169383U (zh) | 一种镗刀杆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |