CN109136714A - 一种用于锂电池分切机的硬质合金材料 - Google Patents

一种用于锂电池分切机的硬质合金材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种用于锂电池分切机的硬质合金材料，包括10‑15％的粘结相、5‑10％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 40‑50份、TiC 10‑15份、TaC 5‑8份、NbC 2‑4份、SiC 5‑15份、SiAlCN 4‑6份、石墨8‑12份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 10‑20份、Ni 5‑15份、Cr 2‑3份、VC 2‑6份、Mo2C 1‑3份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4‑6份、纳米氮化钛4‑6份、纳米钇1‑2份、纳米锆1‑2份、纳米氧化铌1‑2份、纳米氮化硼3‑4份、石蜡1‑3份。本发明还提供了用于锂电池分切机的硬质合金材料的制备方法。该硬质合金材料具有较高的硬度和抗氧化性能，能够提高制得的硬质合金工具高温强度、硬度和韧性。

Description

一种用于锂电池分切机的硬质合金材料
技术领域
本发明涉及一种用于锂电池分切机的硬质合金材料，属于新材料领域。
背景技术
刀具切削性能决定了锂电池分切机的工作性能，而刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。
高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，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。
目前，硬质合金切削工具的切削速度比碳素钢的高百倍，比高速钢的高4-7倍，但是，它们普遍存在抗弯强度低、冲击韧性差、脆性大和易磨损的问题，为了解决上述问题，大多会对硬质合金刀具进行热处理。现有的一种硬质合金刀具的热处理采用盐浴淬火或者油淬火，再进行回火处理工艺，这种处理工艺虽然能提高合金刀具的硬度、抗弯强度、韧性、耐磨性等综合性能，但是所产生的刀具性能不稳定，硬度和韧性有所欠缺。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于锂电池分切机的硬质合金材料。
技术方案：本发明提供的一种用于锂电池分切机的硬质合金材料，包括10-15％的粘结相、5-10％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC40-50份、TiC 10-15份、TaC 5-8份、NbC 2-4份、SiC 5-15份、SiAlCN 4-6份、石墨8-12份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 10-20份、Ni 5-15份、Cr 2-3份、VC 2-6份、Mo2C 1-3份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4-6份、纳米氮化钛4-6份、纳米钇1-2份、纳米锆1-2份、纳米氧化铌1-2份、纳米氮化硼3-4份、石蜡1-3份。
作为改进，所述用于锂电池分切机的硬质合金材料包括12-14％的粘结相、6-8％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 43-46份、TiC 12-14份、TaC 6-7份、NbC 2-4份、SiC 8-12份、SiAlCN 4-6份、石墨8-12份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 14-16份、Ni 8-12份、Cr 2-3份、VC 2-6份、Mo2C 1-3份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4-6份、纳米氮化钛4-6份、纳米钇1-2份、纳米锆1-2份、纳米氧化铌1-2份、纳米氮化硼3-4份、石蜡1-3份。
作为改进，所述用于锂电池分切机的硬质合金材料包括13％的粘结相、7％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 44份、TiC 13份、TaC 6.5份、NbC 3份、SiC 10份、SiAlCN 5份、石墨10份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 15份、Ni 10份、Cr 2.5份、VC 4份、Mo2C 2份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4-6份、纳米氮化钛5份、纳米钇1.5份、纳米锆1.5份、纳米氧化铌1.5份、纳米氮化硼3.5份、石蜡2份。
本发明还提供了用于锂电池分切机的硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按硬质相材料组份配比称取各组份，混合球磨1-3h，过滤，得合金粉末混合物；
(2)将石蜡加热熔化，加入纳米碳化钛、纳米氮化钛、纳米钇、纳米锆、纳米氧化铌、纳米氮化硼，搅拌，得熔融物；
(2)在合金粉末混合物中加入粘结相各组份，继续球磨2-4h，同时加入熔融物；过筛后在模具中模压制成压坯，所述模压压力为150～200MPa；
(3)将压坯置于氩气气氛中进行压力烧结，烧结温度为1380～1440℃，随炉冷却，即得。
有益效果：本发明提供的硬质合金材料具有较高的硬度和抗氧化性能，能够提高制得的硬质合金工具高温强度、硬度和韧性。
具体实施方式
下面对本发明作出进一步说明。
实施例1
用于锂电池分切机的硬质合金材料，包括10％的粘结相、10％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 40份、TiC 15份、TaC 5份、NbC 4份、SiC 5份、SiAlCN 6份、石墨8份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 10份、Ni 15份、Cr 2份、VC 6份、Mo2C 1份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4份、纳米氮化钛6份、纳米钇1份、纳米锆2份、纳米氧化铌1份、纳米氮化硼4份、石蜡1份。
用于锂电池分切机的硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按硬质相材料组份配比称取各组份，混合球磨2h，过滤，得合金粉末混合物；
(2)将石蜡加热熔化，加入纳米碳化钛、纳米氮化钛、纳米钇、纳米锆、纳米氧化铌、纳米氮化硼，搅拌，得熔融物；
(2)在合金粉末混合物中加入粘结相各组份，继续球磨3h，同时加入熔融物；过筛后在模具中模压制成压坯，所述模压压力为175MPa；
(3)将压坯置于氩气气氛中进行压力烧结，烧结温度为1430℃，随炉冷却，即得。
实施例2
用于锂电池分切机的硬质合金材料，包括15％的粘结相、5％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 50份、TiC 10份、TaC 8份、NbC 2份、SiC 15份、SiAlCN 4份、石墨12份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 20份、Ni5份、Cr 3份、VC 2份、Mo2C 3份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛6份、纳米氮化钛4份、纳米钇2份、纳米锆1份、纳米氧化铌2份、纳米氮化硼3份、石蜡3份。
用于锂电池分切机的硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按硬质相材料组份配比称取各组份，混合球磨1h，过滤，得合金粉末混合物；
(2)将石蜡加热熔化，加入纳米碳化钛、纳米氮化钛、纳米钇、纳米锆、纳米氧化铌、纳米氮化硼，搅拌，得熔融物；
(2)在合金粉末混合物中加入粘结相各组份，继续球磨2h，同时加入熔融物；过筛后在模具中模压制成压坯，所述模压压力为200MPa；
(3)将压坯置于氩气气氛中进行压力烧结，烧结温度为1380℃，随炉冷却，即得。
实施例3
所述用于锂电池分切机的硬质合金材料包括12％的粘结相、6％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 43份、TiC 14份、TaC 6份、NbC 4份、SiC 8份、SiAlCN 6份、石墨8份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 14份、Ni 12份、Cr 2份、VC 6份、Mo2C 1份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4份、纳米氮化钛6份、纳米钇1份、纳米锆2份、纳米氧化铌1份、纳米氮化硼4份、石蜡1份。
用于锂电池分切机的硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按硬质相材料组份配比称取各组份，混合球磨3h，过滤，得合金粉末混合物；
(2)将石蜡加热熔化，加入纳米碳化钛、纳米氮化钛、纳米钇、纳米锆、纳米氧化铌、纳米氮化硼，搅拌，得熔融物；
(2)在合金粉末混合物中加入粘结相各组份，继续球磨4h，同时加入熔融物；过筛后在模具中模压制成压坯，所述模压压力为150MPa；
(3)将压坯置于氩气气氛中进行压力烧结，烧结温度为1440℃，随炉冷却，即得。
实施例4
所述用于锂电池分切机的硬质合金材料包括14％的粘结相、8％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 46份、TiC 12份、TaC 7份、NbC 2份、SiC 12份、SiAlCN 4份、石墨12份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 16份、Ni8份、Cr 3份、VC 2份、Mo2C 3份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛6份、纳米氮化钛4份、纳米钇2份、纳米锆1份、纳米氧化铌2份、纳米氮化硼3份、石蜡3份。
其制备方法同实施例1。
实施例5
所述用于锂电池分切机的硬质合金材料包括13％的粘结相、7％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 44份、TiC 13份、TaC 6.5份、NbC 3份、SiC 10份、SiAlCN 5份、石墨10份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 15份、Ni 10份、Cr 2.5份、VC 4份、Mo2C 2份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4-6份、纳米氮化钛5份、纳米钇1.5份、纳米锆1.5份、纳米氧化铌1.5份、纳米氮化硼3.5份、石蜡2份。
其制备方法同实施例1。
测试实施例1至5的硬质合金材料性能。

Claims (4)

1.一种用于锂电池分切机的硬质合金材料，其特征在于：包括10-15％的粘结相、5-10％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 40-50份、TiC10-15份、TaC 5-8份、NbC 2-4份、SiC 5-15份、SiAlCN 4-6份、石墨8-12份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 10-20份、Ni 5-15份、Cr 2-3份、VC 2-6份、Mo2C 1-3份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4-6份、纳米氮化钛4-6份、纳米钇1-2份、纳米锆1-2份、纳米氧化铌1-2份、纳米氮化硼3-4份、石蜡1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池分切机的硬质合金材料，其特征在于：包括12-14％的粘结相、6-8％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC 43-46份、TiC 12-14份、TaC 6-7份、NbC 2-4份、SiC 8-12份、SiAlCN 4-6份、石墨8-12份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 14-16份、Ni 8-12份、Cr 2-3份、VC 2-6份、Mo2C 1-3份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4-6份、纳米氮化钛4-6份、纳米钇1-2份、纳米锆1-2份、纳米氧化铌1-2份、纳米氮化硼3-4份、石蜡1-3份。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池分切机的硬质合金材料，其特征在于：包括13％的粘结相、7％的添加剂，余量为硬质相；所述硬质相至少由以下重量份的组份制成：WC44份、TiC 13份、TaC 6.5份、NbC 3份、SiC 10份、SiAlCN 5份、石墨10份；所述粘结相至少由以下重量份的组份制成：Co 15份、Ni 10份、Cr 2.5份、VC 4份、Mo2C 2份；所述添加剂至少由以下重量份的组份制成：纳米碳化钛4-6份、纳米氮化钛5份、纳米钇1.5份、纳米锆1.5份、纳米氧化铌1.5份、纳米氮化硼3.5份、石蜡2份。
4.用于锂电池分切机的硬质合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按硬质相材料组份配比称取各组份，混合球磨1-3h，过滤，得合金粉末混合物；
(2)将石蜡加热熔化，加入纳米碳化钛、纳米氮化钛、纳米钇、纳米锆、纳米氧化铌、纳米氮化硼，搅拌，得熔融物；
(2)在合金粉末混合物中加入粘结相各组份，继续球磨2-4h，同时加入熔融物；过筛后在模具中模压制成压坯，所述模压压力为150～200MPa；
(3)将压坯置于氩气气氛中进行压力烧结，烧结温度为1380～1440℃，随炉冷却，即得。
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