CN111041320A - 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 - Google Patents
一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111041320A CN111041320A CN201911310941.4A CN201911310941A CN111041320A CN 111041320 A CN111041320 A CN 111041320A CN 201911310941 A CN201911310941 A CN 201911310941A CN 111041320 A CN111041320 A CN 111041320A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixture
- tungsten carbide
- mixed crystal
- mass
- hard alloy
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 54
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 232
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 39
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 54
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 20
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 12
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Images
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
-
- B22F1/0003—
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/042—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling using a particular milling fluid
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有混晶结构的硬质合金，涉及冶金技术领域，所述的硬质合金由质量百分数为5～20％的混合料A和80～95％的混合料B制成；混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.3～93.7％、钴6～10％、碳化铬0.3～0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4～0.8μm；混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨90～94％、钴6～10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5～4.5μm；本发明还公开了硬质合金的制备方法，包括S1、混合料A的原料、混合料B的原料分别进行球磨、干燥；S2、混合；S3、压制和烧结。本发明的有益效果是本发明混晶结构的硬质合金同时兼具韧性和耐磨性能，使用寿命优于普通的矿用硬质合金，可应用于高硬岩层的挖掘。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法。
背景技术
碳化钨基硬质合金作为一种耐磨材料，具有高硬度、高韧性、高弹性模量、耐磨损和耐腐蚀等优异性能，广泛应用于切削工具、矿用工具和耐磨耐蚀部件等领域。
在这种硬质合金的使用过程中，普遍关注的是其耐磨性和韧性，但硬质合金的韧性与耐磨性是一对矛盾体，这是由于随着碳化钨晶粒的进一步细化，硬质合金的耐磨性在提高的同时，韧性显著降低；反之随着碳化钨晶粒的进一步粗化，硬质合金的韧性增加，但其耐磨性显著下降。
目前，在使用硬质合金对高硬岩层进行挖掘时，由于高硬岩层硬度较大，现有的韧性好的硬质合金，由于其硬度低，耐磨性较差，在开凿硬岩时易磨损因此使用寿命较短。另外，现有硬度大的硬质合金，由于其韧性不好，在开凿硬岩时容易出现碎齿的情况，从而现有的韧性好的硬质合金或者硬度大的硬质合金均不适用于对高硬岩层的挖掘。
中国专利CN104439233B公开了一种硬质合金分切刀具用的材料，该专利是将粒度为0.6～1.0μm和3～6μm碳化钨、粒度为1.0～2.0μm的球形钴粉、粒度为1.0～2.0μm的碳化铬投入湿磨机中混合，并加乙醇进行湿磨，过筛后干燥压制成型。该专利首先是将粒径分别为0.6～1.0μm和3～6μm的两种碳化钨直接掺配，因此容易出现碳化钨聚积、晶粒长大、夹粗的问题，虽然该专利通过选用碳化铬来抑制碳化钨晶粒长大，来克服碳化钨聚积、晶粒长大、夹粗的缺陷，但碳化铬同时也会抑制粗颗粒碳化钨晶粒长大，因此会降低粗颗粒碳化钨韧性；其次，该专利将两种不同粒径的碳化钨混合后进行球磨，实际就是将两种不同粒径的碳化钨再次进行粉碎，经球磨后粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨粒径大小会相当，即成了均匀颗粒大小的碳化钨，并无粗颗粒和细颗粒之分，因此，无法同时兼具粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种韧性好且耐磨性高的具有混晶结构的硬质合金及其制备方法。
本发明第一方面的技术解决方案如下：
一种具有混晶结构的硬质合金，所述的硬质合金由质量百分数为5～20％的混合料A和80～95％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.3～93.7％、钴6～10％、碳化铬0.3～0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4～0.8μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨90～94％、钴6～10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5～4.5μm。
作为优选技术方案，所述的硬质合金由质量百分数为8～18％的混合料A和82～92％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨90.4～92.6％、钴7～9％、碳化铬0.4～0.6％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.5～0.7μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨91～93％、钴7～9％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为3～4μm。
作为优选技术方案，所述的硬质合金由质量百分数为15％的混合料A和85％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.5％、钴10％、碳化铬0.5％；其中，混合料A碳化钨的费氏粒度为0.7μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨93.6％、钴6.4％；其中，混合料B碳化钨的费氏粒度为3μm。
作为优选技术方案，所述混合料B的洛氏硬度HRA≥86，使得在混合料B保持韧性的同时兼具耐磨性。
本发明第二方面的技术解决方案如下：
一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，用于制备上述一种具有混晶结构的硬质合金，包括以下步骤：
S1、将混合料A的原料以及成型剂加入球磨机中，将球磨完成后的混合料A进行干燥；
S2、将混合料B的原料以及成型剂加入球磨机中，将球磨完成后的混合料B进行干燥；
S3、将经步骤S1处理后的混合料A和步骤S2处理后的混合料B进行混合，制得混晶混合料；
S4、将步骤S3制得的混晶混合料进行压制和烧结，制得混晶结构的硬质合金。
作为优选技术方案，所述步骤S1具体为：将混合料A的原料、成型剂石蜡以及酒精加入球磨机中，成型剂石蜡的用量为混合料A质量的2.0～3.0％，酒精与混合料A的配比为0.35～0.4L/1kg；球料比为12～15:1，球磨时间为15～35h，将球磨完成后的混合料A进行干燥。
作为优选技术方案，所述的成型剂石蜡的用量为混合料A质量的2％，酒精与混合料A的配比为0.38L/1kg；球料比为13:1，球磨时间为30h。
作为优选技术方案，所述步骤S2具体为：将混合料B的原料、成型剂石蜡以及酒精加入球磨机中，成型剂石蜡的用量为混合料B质量的2.0～3.0％，酒精与混合料B的配比为0.30～0.35L/1kg；球料比为3～5:1，球磨时间为35～45h，将球磨完成后的混合料B进行干燥。
作为优选技术方案，所述的成型剂石蜡的用量为混合料B质量的2％，酒精与混合料B的配比为0.37L/1kg；球料比为4:1，球磨时间为40h。
作为优选技术方案，所述的步骤S3具体为：将经步骤S2处理后的混合料A和混合料B加入球磨桶内不加球磨子混合1～5h；所述的步骤S4中，烧结的温度为1430～1450℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明的混晶结构的硬质合金的微观组织结构呈现出晶粒非均匀分布，此结构能在保持高韧性的基础上，降低合金的硬度，使硬质合金兼具韧性和耐磨性能，使用寿命优于普通的矿用硬质合金，可应用于高硬岩层的挖掘。
2、本发明的硬质合金可应用于具有腐蚀性的岩层，本发明通过在细颗粒混合料A中添加碳化铬，通过铬元素的加入可以提高细颗粒混合料A的硬度，即可以提高细颗粒混合料A的耐腐蚀性，从而可以提高硬质合金的耐腐蚀性，延长其使用寿命。
3、本发明通过将耐磨性能佳的细颗粒碳化钨和韧性佳的粗颗粒碳化钨分别与钴混合进行球磨、干燥，从而分别形成耐磨性能佳的细颗粒的混合料A和韧性佳的粗颗粒的混合料B，最后将细颗粒的混合料A和粗颗粒的混合料B进行混合、压制、烧结，保持了细颗粒碳化钨硬度佳和粗颗粒碳化钨韧性佳的性能，从而制得的硬质合金同时兼具韧性和耐磨性能。同时，将细颗粒碳化钨和粗颗粒碳化钨分别与成型剂等进行混合、球磨、干燥，避免了细颗粒碳化钨和粗颗粒碳化钨直接混合导致碳化钨聚积的问题。
4、由于碳化铬可以降低粗颗粒碳化钨的韧性，本发明通过将碳化铬加入细颗粒混合料A中，经球磨和干燥后，碳化铬被包裹在细颗粒混合料A内，从而在细颗粒混合料A和粗颗粒混合料B混合时，碳化铬不会影响粗颗粒混合料B的韧性。
附图说明
图1a和图1b为实施例1制得的硬质合金的金相组织图；
图2a和图2b为实施例2制得的硬质合金的金相组织图；
图3a和图3b为实施例3制得的硬质合金的金相组织图；
图4a和图4b为实施例4制得的硬质合金的金相组织图；
图5a和图5b为实施例5制得的硬质合金的金相组织图；
图6a和图6b为对比例1制得的硬质合金的金相组织图；
图7a和图7b为对比例2制得的硬质合金的金相组织图。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
在以下实施例中，步骤S1和步骤S2可以同时进行，也可以顺序互换，具体可以根据实际情况而定。
实施例1
称取5kg的混合料A和95kg的混合料B，其中混合料A、混合料B中各原料的质量配比为：
混合料A：碳化钨93.7％、钴6％、碳化铬0.3％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4μm；
混合料B：碳化钨90％、钴10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5μm。
将上述原料按照以下方法进行制备：
S1、按混合料A的原料配比，加入球磨机中，球料比为12:1；并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料A配比为0.35L/kg，石蜡的添加量为混合料A质量的2％，球磨时间15小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料A；
S2、按混合料B的原料配比，加入球磨机中，球料比为3:1，并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料B配比为0.30L/kg，石蜡的添加量为混合料B质量的2％，球磨时间35小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料B，混合料B的洛氏硬度HRA≥86；
S3、将石蜡喷雾混合料A与石蜡喷雾混合料B加入球磨桶，不加球磨子混合1h，制备得到混晶混合料；
S4、将混晶混合料压制；然后在1430℃温度下进行烧结，即得到本实施例的具有混晶结构的硬质合金。
图1a和图1b为本实施例制得的具有混晶结构的硬质合金的金相组织图。
实施例2
称取10kg的混合料A和90kg的混合料B，其中混合料A、混合料B中各原料的质量配比为：
混合料A：碳化钨90％、钴9.4％、碳化铬0.6％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.5μm；
混合料B：碳化钨91％、钴9％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为4μm。
将上述原料按照以下方法进行制备：
S1、按混合料A的原料配比，加入球磨机中，球料比为13:1；并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料A配比为0.36L/kg，石蜡的添加量为混合料A质量的2.2％，球磨时间20小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料A；
S2、按混合料B的原料配比，加入球磨机中，球料比为3.5:1，并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料B配比为0.31L/kg，石蜡的添加量为混合料B质量的2.2％，球磨时间38小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料B；混合料B的洛氏硬度HRA≥86；
S3、将石蜡喷雾混合料A与石蜡喷雾混合料B加入球磨桶，不加球磨子混合2h，制备得到混晶混合料；
S4、将混晶混合料压制；然后在1435℃温度下进行烧结，即得到本实施例的具有混晶结构的硬质合金。
图2a和图2b为本实施例制得的具有混晶结构的硬质合金的金相组织图。
实施例3
称取12kg的混合料A和88kg的混合料B，其中混合料A、混合料B中各原料的质量配比为：
混合料A：碳化钨91％、钴8.5％、碳化铬0.5％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.6μm；
混合料B：碳化钨92％、钴8％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为3.5μm。
将上述原料按照以下方法进行制备：
S1、按混合料A的原料配比，加入球磨机中，球料比为13.5:1；并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料A配比为0.37L/kg，石蜡的添加量为混合料A质量的2.5％，球磨时间25小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料A；
S2、按混合料B的原料配比，加入球磨机中，球料比为4.5:1，并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料B配比为0.32L/kg，石蜡的添加量为混合料B质量的2.5％，球磨时间42小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料B；
S3、将石蜡喷雾混合料A与石蜡喷雾混合料B加入球磨桶，不加球磨子混合3h，制备得到混晶混合料；混合料B的洛氏硬度HRA≥86；
S4、将混晶混合料压制；然后在1440℃温度下进行烧结，即得到本实施例的具有混晶结构的硬质合金。
图3a和图3b为本实施例制得的具有混晶结构的硬质合金的金相组织图。
实施例4
称取15kg的混合料A和85kg的混合料B，其中混合料A、混合料B中各原料的质量配比为：
混合料A：碳化钨89.3％、钴10％、碳化铬0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.7μm；
混合料B：碳化钨93.6％、钴6.4％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为3μm。
将上述原料按照以下方法进行制备：
S1、按混合料A的原料配比，加入球磨机中，球料比为14.5:1；并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料A配比为0.38L/kg，石蜡的添加量为混合料A质量的2.8％，球磨时间30小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料A；
S2、按混合料B的原料配比，加入球磨机中，球料比为4:1，并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料B配比为0.34L/kg，石蜡的添加量为混合料B质量的2.8％，球磨时间40小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料B；混合料B的洛氏硬度HRA≥86；
S3、将石蜡喷雾混合料A与石蜡喷雾混合料B加入球磨桶，不加球磨子混合4h，制备得到混晶混合料；
S4、将混晶混合料压制；然后在1445℃温度下进行烧结，即得到本实施例的具有混晶结构的硬质合金。
图4a和图4b为本实施例制得的具有混晶结构的硬质合金的金相组织图。
实施例5
称取20kg的混合料A和80kg的混合料B，其中混合料A、混合料B中各原料的质量配比为：
混合料A：碳化钨92.6％、钴7％、碳化铬0.4％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.8μm；
混合料B：碳化钨94％、钴6％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为4.5μm。
将上述原料按照以下方法进行制备：
S1、按混合料A的原料配比，加入球磨机中，球料比为15:1；并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料A配比为0.4L/kg，石蜡的添加量为混合料A质量的3％，球磨时间35小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料A；
S2、按混合料B的原料配比，加入球磨机中，球料比为5:1，并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料B配比为0.35L/kg，石蜡的添加量为混合料B质量的3％，球磨时间45小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；制得石蜡喷雾混合料B；混合料B的洛氏硬度HRA≥86；
S3、将石蜡喷雾混合料A与石蜡喷雾混合料B加入球磨桶，不加球磨子混合5h，制备得到混晶混合料；
S4、将混晶混合料压制；然后在1450℃温度下进行烧结，即得到本实施例的具有混晶结构的硬质合金。
图5a和图5b为本实施例制得的具有混晶结构的硬质合金的金相组织图。
对比例1
原料以及配比同实施例1，制备方法如下：
将混合料A、混合料B的原料按照配比，加入球磨机中，球料比为12:1；并向球磨机中添加酒精和成型剂石蜡，酒精与混合料A、B总量配比为0.65L/kg，石蜡的添加量为混合料A、B总质量的4％，球磨时间35小时；将球磨后的混合料进行喷雾干燥；将经喷雾干燥后的混晶混合料压制；然后在1430℃温度下进行烧结，即得到本对比例1的具有混晶结构的硬质合金。
对比例2
市售硬质合金。
性能测试：
对实施例1～5以及对比例1～2制得的硬质合金的性能进行测试，测试方法如下：
1、密度：采用密度天平(厂家：METTCER，型号：XS204)测量；
2、硬度：按照国标GB/T3849.1-2015中的方法测量；
3、钴磁：采用钴磁仪(厂家：法国塞特拉钴磁仪姆，型号：D6025)测量；
4、矫顽磁力：采用矫顽磁力分析仪(厂家：韩国锡珍工业公司，型号：SJ-CM-2000)测量；
5、抗弯强度：按照国标GB/T3851-2015中的方法测量；
测量结果如表1所示：
表1
注1：钴磁(％)用来表征硬质合金的相对磁饱和，即钴含量、碳含量。
注2：矫顽磁力(KA/m)表征硬质合金的晶粒粒度，矫顽磁力值越低，晶粒粒度越粗，韧性越大。
结合表1和图1-7可以看出，实施例1～5制得的硬质合金的微观组织结构呈现出晶粒非均匀分布，与对比例1(混合料A和混合料B混合球磨)、对比例2(市售)相比，此结构能在保持高韧性的基础上，降低合金的硬度，因此与对比例1～2相比，实施例1～5制得的硬质合金兼具韧性和耐磨性，从而实施例1～5制得的硬质合金适合于高硬度岩层的挖掘，这是由于本发明实施例通过选取范围的粒径的粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨，并搭配特定比例的钴、碳化铬，选取合适硬度的混合料B，采用对混合料A和混合料B单独进行球磨混合干燥，最后整体混合、压制、烧结的特定工艺，达到合金的最优化的性能，从而使得实施例1～5制得的具有混晶结构的硬质合金兼具韧性和耐磨性。另外实施例1～5通过对成分的优化配比，可大范围调整合金的硬度，从而使对适用于从f＝10-17硬度地质岩层使用，大大扩大了此方法制备的合金的适用范围。
另外，实施例之间进行比较，实施例4制得硬质合金的耐磨性和韧性优于其他实施例。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述的硬质合金由质量百分数为5～20％的混合料A和80～95％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.3～93.7％、钴6～10％、碳化铬0.3～0.7％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.4～0.8μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨90～94％、钴6～10％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为2.5～4.5μm。
2.根据权利要求1所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述的硬质合金由质量百分数为8～18％的混合料A和82～92％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨90.4～92.6％、钴7～9％、碳化铬0.4～0.6％；其中，混合料A中的碳化钨的费氏粒度为0.5～0.7μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨91～93％、钴7～9％；其中，混合料B中的碳化钨的费氏粒度为3～4μm。
3.根据权利要求1所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述的硬质合金由质量百分数为15％的混合料A和85％的混合料B制成；
混合料A包括以下质量百分数的原料：碳化钨89.5％、钴10％、碳化铬0.5％；其中，混合料A碳化钨的费氏粒度为0.7μm；
混合料B包括以下质量百分数的原料：碳化钨93.6％、钴6.4％；其中，混合料B碳化钨的费氏粒度为3μm。
4.根据权利要求1所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：所述混合料B的洛氏硬度HRA≥86。
5.一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，用于制备如权利要求1～4任一所述的一种具有混晶结构的硬质合金，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将混合料A的原料以及成型剂加入球磨机中，将球磨完成后的混合料A进行干燥；
S2、将混合料B的原料以及成型剂加入球磨机中，将球磨完成后的混合料B进行干燥；
S3、将经步骤S1处理后的混合料A和步骤S2处理后的混合料B进行混合，制得混晶混合料；
S4、将步骤S3制得的混晶混合料进行压制和烧结，制得混晶结构的硬质合金。
6.根据权利要求5所述的一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的步骤S1具体为：将混合料A的原料、成型剂石蜡以及酒精加入球磨机中，成型剂石蜡的用量为混合料A质量的2.0～3.0％，酒精与混合料A的配比为0.35～0.4L/1kg；球料比为12～15:1，球磨时间为15～35h，将球磨完成后的混合料A进行干燥。
7.根据权利要求6所述的一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的成型剂石蜡的用量为混合料A质量的2％，酒精与混合料A的配比为0.38L/1kg；球料比为13:1，球磨时间为30h。
8.根据权利要求6所述的一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的步骤S2具体为：将混合料B的原料、成型剂石蜡以及酒精加入球磨机中，成型剂石蜡的用量为混合料B质量的2.0～3.0％，酒精与混合料B的配比为0.30～0.4L/1kg；球料比为3～5:1，球磨时间为35～45h，将球磨完成后的混合料B进行干燥。
9.根据权利要求8所述的一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的成型剂石蜡的用量为混合料B质量的2％，酒精与混合料B的配比为0.37L/1kg；球料比为4:1，球磨时间为40h。
10.根据权利要求5所述的一种具有混晶结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的步骤S3具体为：将经步骤S2处理后的混合料A和混合料B加入球磨桶内不加球磨子混合1～5h；所述的步骤S4中，烧结的温度为1430～1450℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911310941.4A CN111041320B (zh) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911310941.4A CN111041320B (zh) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111041320A true CN111041320A (zh) | 2020-04-21 |
| CN111041320B CN111041320B (zh) | 2020-12-01 |
Family
ID=70237632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911310941.4A Active CN111041320B (zh) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111041320B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113737077A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-03 | 河源正信硬质合金有限公司 | 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 |
| WO2023091899A1 (en) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | Hyperion Materials & Technologies, Inc. | Cemented carbide with a binder phase having nanometric carbide precipitates therein and method of fabricating a cemented carbide having nanometric carbide precipitates therein |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013169A (ja) * | 2001-04-27 | 2003-01-15 | Allied Material Corp | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金 |
| CN101845579A (zh) * | 2010-06-28 | 2010-09-29 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | 非均匀硬质合金及其制备方法 |
| CN102575331A (zh) * | 2009-09-07 | 2012-07-11 | 福吉米株式会社 | 热喷涂粉末 |
| CN105950937A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-09-21 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | 一种硬质合金刀片及其制备方法 |
| CN107557639A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-01-09 | 武汉新锐合金工具有限公司 | 一种三相结构硬质合金及其制备方法 |
| CN109022996A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-18 | 河源富马硬质合金股份有限公司 | 一种面向有色金属加工的硬质合金材料 |
| CN109487142A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-03-19 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法 |
-
2019
- 2019-12-18 CN CN201911310941.4A patent/CN111041320B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013169A (ja) * | 2001-04-27 | 2003-01-15 | Allied Material Corp | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金 |
| CN102575331A (zh) * | 2009-09-07 | 2012-07-11 | 福吉米株式会社 | 热喷涂粉末 |
| CN101845579A (zh) * | 2010-06-28 | 2010-09-29 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | 非均匀硬质合金及其制备方法 |
| CN105950937A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-09-21 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | 一种硬质合金刀片及其制备方法 |
| CN107557639A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-01-09 | 武汉新锐合金工具有限公司 | 一种三相结构硬质合金及其制备方法 |
| CN109022996A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-18 | 河源富马硬质合金股份有限公司 | 一种面向有色金属加工的硬质合金材料 |
| CN109487142A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-03-19 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种抗热裂混晶硬质合金及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113737077A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-03 | 河源正信硬质合金有限公司 | 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 |
| WO2023091899A1 (en) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | Hyperion Materials & Technologies, Inc. | Cemented carbide with a binder phase having nanometric carbide precipitates therein and method of fabricating a cemented carbide having nanometric carbide precipitates therein |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111041320B (zh) | 2020-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE40717E1 (en) | Method of making a cemented carbide power with low compacting pressure | |
| AU735502B2 (en) | A pick-style tool with a cermet insert having a Co-Ni-Fe-binder | |
| CN111041320B (zh) | 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 | |
| CN103752833A (zh) | 硬质合金体和方法 | |
| JP2000319735A (ja) | 靭性を増加したサブミクロン超硬合金の製造方法 | |
| AU2021363412B2 (en) | Mining hard alloy formula, mining hard alloy and preparation method therefor | |
| JP2001514083A (ja) | Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ結合材を含むサーメットインサートを有する、地層の貫通のための回転ツール | |
| CN108441735A (zh) | 一种稀土改性的超细WC-Co硬质合金及其制备方法 | |
| EP3577242A1 (en) | Method of making a double-structured bimodal tungsten cemented carbide composite material | |
| CN112143953A (zh) | 一种高性能非均匀结构硬质合金及其制备方法 | |
| CN114318040B (zh) | 一种添加稀土硬质合金及其制备方法 | |
| CN108950341B (zh) | 硬质合金及制备方法 | |
| CN111155019B (zh) | 一种稀土复合铁钼强化镍基硬质合金及其制备方法和应用 | |
| CN111455252A (zh) | 采用密排配料方式制备的非均匀硬质合金及其制备方法 | |
| CN115584423A (zh) | 一种用于制备低钴极粗晶硬质合金的组合物、低钴极粗晶硬质合金及其制备方法和应用 | |
| CN105970062B (zh) | 耐磨蚀硬质合金及其制备方法 | |
| EP0085125A1 (en) | Cemented carbide compositions and process for making such compositions | |
| CN106498256B (zh) | 一种微观非均匀成份及结构的硬质合金及其制备方法 | |
| CN114277300A (zh) | 一种非均匀结构硬质合金及其制备方法和应用 | |
| CN115747599B (zh) | 一种高Cr含量粗晶硬质合金及其制备方法和应用 | |
| EP2647731B1 (en) | Method of making a cemented carbide body | |
| CN117248135A (zh) | 采用固溶及弥散复合强化制备WC-Ni基无磁硬质合金的方法及其产品 | |
| Menapace et al. | Hard Materials & Diamond Tools: Wear and Cutting Properties of New Diamond Inserts Based on Iron and Copper Powders | |
| CN115896519A (zh) | 一种wc超细粉体制备硬质合金的方法及硬质合金 | |
| Pirso et al. | The effect of VC, TiC and Cr3O2 on the microstructure and properties of WC-15Co hardmetals fabricated by the reactive sintering |
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 |