CN108611540B - 一种用于金刚石涂层的硬质合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于金刚石涂层的硬质合金及其制备方法，由以下质量百分比的材料组成：钴为2.5%‑3.5%，碳化钽0.5%‑1%，碳化钨95.5%‑97.0%，所述硬质合金硬度大于92.9HRA，抗弯强度大于2600N/mm2，制备方法包含球磨、入蜡干燥、制粒、成型、加压烧结及精磨，制备的硬质合金能够与金刚石完美稳定的结合。

Description

一种用于金刚石涂层的硬质合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及硬质合金技术领域，尤其涉及一种用于金刚石涂层的硬质合金及其制备方法。
背景技术
目前市场上的金刚石涂层基体硬质合金材质中鈷含量在7%以上，较高的钴含量对金刚石膜的生成有阻碍作用。
硬质合金中的钴对金刚石电镀有比较大的负面作用，其负面作用表现为：推迟并阻碍金刚石的成核和生长；催化非金刚石碳，如石墨、非晶态碳的形成；在长时间金刚石膜生长过程中溶解金刚石涂层等。合金钴含量越高，则负面影响越大。
另一种就对硬质合金基体材质通过化学方法脱出合金表面的钴，脱钴后的合金金刚石镀层效果虽好，但合金表面只剩WC骨架，镀层后的金刚石膜容易脱落。
发明内容
本发明的目的在于提供一种于金刚石涂层的硬质合金及其制备方法，硬质合金能够与金刚石完美稳定的结合。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于金刚石涂层的硬质合金，由以下质量百分比的材料组成：钴为2.5%-3.5%，碳化钽0.5%-1%，碳化钨95.5-97.0%，所述硬质合金硬度大于92.9HRA，抗弯强度大于2600N/mm2。
本发明还采用如下技术方案：一种用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，包含如下步骤：
(1).按照质量百分比取材料，钴为2.5%-3.5%，碳化钽0.5%-1%，碳化钨95.5%-97.0%；
(2).使用合金球做研磨体，研磨介质使用无水乙醇，送入湿磨机进行球磨，研磨完成后卸料，经过筛网过滤沉淀；
(3).将料浆加入Z型混合器进行真空干燥，加入石蜡，通过蒸汽或热水加热熔融石蜡，并将熔融石蜡加入Z型混合干燥器，然后，Z型混合干燥器通过抽真空通蒸汽加热，无水乙醇挥发完毕后通冷却水将Z型混合干燥器降至室温，最终，将干燥的混合料经过筛网过筛，为后段工序做准备；
(4).将上述过筛后的粉末进行制粒；
(5).将混合料制成所需要的形状；
(6).将产品放入炉中进行烧结为合金毛坯；以及
(7).通过精磨加工将合金毛坯做成最终产品，最终产品为硬质合金，硬质合金硬度大于92.9HRA，抗弯强度大于2600N/mm2。
相较于现有技术，本发明采用各材料及其百分比的巧妙、合理的搭配，形成最佳的配合，并且先后通过球磨、入蜡干燥、制粒、压制成型、加压烧结及精磨，制得的硬质合金硬度大于92.9HRA，钴磁在2.8-3.2Com%，抗弯强度大于2600N/mm2，硬质合金钴含量较现有技术减少3%-4%，大幅度降低钴对合金基体电镀效果的不良效果，从而可以与金刚石完美稳定的结合用以加工复杂的材料，防止金刚石镀层脱落。
附图说明
图1是本发明一种用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
请参图1所示，本发明揭示了一种用于金刚石涂层的硬质合金及其制备方法，制备方法包括如下步骤：
(1).配料，按照质量百分比取材料，钴为2.5%-3.5%，碳化钽0.5%-1%，余量为碳化钨，即碳化钨95.5%-97.0%；
(2).球磨，使用牌号为YG6X Φ10合金球（HRA 90.5-92）做研磨体，球料比=3:1，研磨介质使用无水乙醇，纯度≥95%，每公斤混合料配0.2L无水乙醇，将上述材料送入180L湿磨机进行球磨，时间72h，湿磨机转速设定为35r/min，湿磨过程中，湿磨机筒体温度≤40℃，研磨完成后卸料，经过320目筛网过滤沉淀；
(3).入蜡干燥，将料浆加入300L型号Z型混合器进行真空干燥，按每公斤料浆加入25g石蜡，通过100℃蒸汽或热水加热熔融石蜡，并将熔融石蜡加入300L型号Z型混合干燥器，然后，Z型混合干燥器通过抽真空通蒸汽加热，真空度设定为≤0.1MPa，干燥时间4.0H，无水乙醇挥发完毕后通冷却水将Z型混合干燥器降至室温，最终，将干燥的混合料经过80目筛网过筛，为后段工序做准备；
(4).制粒，将上述过筛后的粉末用流压制粒机进行制粒，物料标准以霍尔流速计大孔流速达到7.5s/50g，松比3.3-3.5g/cm3为合格，流压制粒机通过氮气对流原理，使物料在氮气保护下达到不增氧，团粒压制时更易破碎，毛坯成型性更佳；
(5).压制成型，通过自动压机模压成型或挤压成型将混合料压制成所需要的形状；
6).加压烧结，上述压制成型后的产品放入加压脱蜡一体炉中进行加压烧结为合金毛坯，压力设定为5MPa，烧结温度为1370-1400℃，并保温60分钟；
(7).精磨，通过500目精磨加工将合金毛坯做成最终产品，最终产品为硬质合金，适用于金刚石涂层，精磨过程中产品不能因磨加温度过高而产生氧化或砂轮跳动造成产品崩断的现象；
(8).最终产品包装入库。
本发明采用各材料及其百分比的巧妙、合理的搭配，形成最佳的配合，并且先后通过球磨、入蜡干燥、制粒、压制成型、加压烧结及精磨，制得的硬质合金硬度大于92.9HRA，钴磁在2.8-3.2Com%，抗弯强度大于2600N/mm2，硬质合金钴含量较现有技术减少3%-4%，大幅度降低钴对合金基体电镀效果的不良效果，可以与金刚石完美稳定的结合用以加工复杂的材料，防止金刚石镀层脱落。
尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种用于金刚石涂层的硬质合金，其特征在于，由以下质量百分比的材料组成：钴为2.5%-3.5%，碳化钽0.5%-1%，碳化钨95.5%-97.0%，所述硬质合金的毛坯有经过烧结，烧结温度为1370℃-1400℃，并保温60min，所述硬质合金硬度大于92.9HRA，抗弯强度大于2600N/mm2。
2.一种用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其包含如下步骤：
(1).按照质量百分比取材料，钴为2.5%-3.5%，碳化钽0.5%-1%，碳化钨95.5%-97.0%；
(2).使用合金球做研磨体，研磨介质使用无水乙醇，送入湿磨机进行球磨，研磨完成后卸料，经过筛网过滤沉淀；
(3).将料浆加入Z型混合器进行真空干燥，加入石蜡，通过蒸汽或热水加热熔融石蜡，并将熔融石蜡加入Z型混合干燥器，然后，Z型混合干燥器通过抽真空通蒸汽加热，无水乙醇挥发完毕后通冷却水将Z型混合干燥器降至室温，最终，将干燥的混合料经过筛网过筛，为后段工序做准备；
(4).将上述过筛后的粉末进行制粒；
(5).将混合料制成所需要的形状；
(6).将产品放入炉中进行加压烧结为合金毛坯，烧结温度为1370℃-1400℃，并保温60分钟；以及
(7).通过精磨加工将合金毛坯做成最终产品，最终产品为硬质合金，硬质合金硬度大于92.9HRA，抗弯强度大于2600N/ mm2。
3.根据权利要求2所述的用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，使用牌号为YG6XΦ10合金球做研磨体，球料比=3:1，无水乙醇的纯度95-97%，每公斤混合料配0.2L无水乙醇。
4.根据权利要求2所述的用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，湿磨机球磨的时间为72h，湿磨机转速设定为35r/min，湿磨机筒体温度≤40℃。
5.根据权利要求2所述的用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，按每公斤料浆加入25克石蜡，Z型混合干燥器的真空度设定为≤0.1MPa，干燥时间4.0h。
6.根据权利要求2所述的用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，采用流压制粒机制粒，物料标准以霍尔流速计大孔流速达到7.5s/50g，松比3.3-3.5g/cm3为合格，流压制粒机通过氮气对流原理，使物料在氮气保护下达到不增氧。
7.根据权利要求2所述的用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，采用自动压机模压成型或挤压成型。
8.根据权利要求2所述的用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，采用加压脱蜡一体炉，压力设定为5MPa。
9.根据权利要求2所述的用于金刚石涂层的硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，采用320目筛网过筛，步骤（3）中，采用80目筛网过筛。
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