CN112981206A - 一种融合了金刚石单晶的硬质合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种融合了金刚石单晶的硬质合金及其制备方法，属于硬质合金技术领域。硬质合金的原料按重量百分比由碳化钨73～77％、金属钴18～22％、金属镍3.0～3.4％和金刚石单晶1.6～2.0％组成。制备方法，1、加入全部原料，再加入全部原料总重量2％的丁蜡，做成混合料，压制成型。2、真空烧结：烧结到450℃，在450℃条件下保温1.5小时；3、继续真空烧结到850℃，在850℃条件下保温20分钟；4、继续真空烧结到1250℃，在1250℃条件下保温30分钟；5、继续真空烧结到1380℃，在1380℃条件下保温1小时；6、保温1小时后由1380℃降温至1300℃，降温速率为每1分钟降2℃；7、降温至1300℃以后不再控制降温速率，自然降至室温即可。
Description
技术领域
本发明涉及一种融合了金刚石单晶的硬质合金，属于硬质合金技术领域。
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原料。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℃的温度条件下也基本保持不变，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、石油钻采、勘探等领域。
现有的硬质合金以及近年来出现的低压烧结合金产品存在以下问题：抗弯强度与硬度、抗磨性这种性能对立的情况一直困扰着硬质合金的生产厂家，提高合金的钴、镍含量抗弯强度增加即影响合金的硬度，提高合金的碳化钨含量硬度增加则降低了合金的抗弯强度，所以现有硬质合金不能满足要求抗弯强度和抗磨性都好的性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种融合了金刚石单晶的硬质合金及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种融合了金刚石单晶的硬质合金，按重量百分比由碳化钨73～77％、金属钴18～22％、金属镍3.0～3.4％和金刚石单晶1.6～2.0％组成。
一种融合了金刚石单晶的硬质合金的制备方法，步骤如下：
步骤一、按重量百分比加入碳化钨73～77％、金属钴18～22％、金属镍3.0～3.4％和金刚石单晶1.6～2.0％，再加入上述全部原料总重量2％的丁蜡，做成混合料，压制成型。
步骤二、真空烧结：烧结到450℃，在450℃条件下保温1.5小时；
步骤三、继续真空烧结到850℃，在850℃条件下保温20分钟；
步骤四、继续真空烧结到1250℃，在1250℃条件下保温30分钟；
步骤五、继续真空烧结到1380℃，在1380℃条件下保温1小时；
步骤六、保温1小时后由1380℃降温至1300℃，降温速率为每1分钟降2℃；
步骤七、降温至1300℃以后不再控制降温速率，自然降至室温即可。
本发明的有益效果：
本发明通过在合金原料中加入金刚石单晶，同时改变制作硬质合金的各金属原料的配比，改进了工艺，制备出了一种既具有高抗弯强度，又具有高抗磨强度的一种新的硬质合金。经有关部门检测，本发明方法制备的融合了金刚石单晶的硬质合金其抗弯强度为3300～3500MPa，硬度为HRA83～85。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
本实施例所涉及的一种融合了金刚石单晶的硬质合金，按重量百分比由碳化钨73～77％、金属钴18～22％、金属镍3.0～3.4％和金刚石单晶1.6～2.0％组成。
一种融合了金刚石单晶的硬质合金的制备方法步骤如下：
步骤一、按重量百分比加入碳化钨73～77％、金属钴18～22％、金属镍3.0～3.4％和金刚石单晶1.6～2.0％，再加入上述全部原料总重量2％的丁蜡，做成混合料，压制成型。
步骤二、真空烧结：烧结到450℃，在450℃条件下保温1.5小时；
步骤三、继续真空烧结到850℃，在850℃条件下保温20分钟；
步骤四、继续真空烧结到1250℃，在1250℃条件下保温30分钟；
步骤五、继续真空烧结到1380℃，在1380℃条件下保温1小时；
步骤六、保温1小时后由1380℃降温至1300℃，降温速率为每1分钟降2℃；
步骤七、降温至1300℃以后不再控制降温速率，自然降至室温即可。
制备方法的原理：硬质合金的原料中因为加入了金刚石单晶，在1380℃～1300℃这个温度区间原料金属钴、金属镍为液态，混合料体积烧结成成品过程体积缩小，如果降温速率太快，金属钴、金属镍迅速凝固变硬，由于1380℃～1300℃这个温度区间固态金刚石单晶和碳化钨受到迅速凝固变硬的金属钴、金属镍挤压容易变形，同时金刚石单晶和碳化钨与熔融状态的金属钴、金属镍在1380℃～1300℃温度区间结合状态还不够稳定，金属钴、金属镍不能很好地包裹金刚石，只有缓慢降温使固态金刚石单晶和碳化钨与熔融状态的金属钴、金属镍达到紧密结合，形成一体化固态结构。到1300℃原料变成固态，结构稳定，自然降温即可。
实施例2
本实施例所涉及的一种融合了金刚石单晶的硬质合金，按重量百分比由碳化钨74～76％、金属钴19～21％、金属镍3.1～3.3％和金刚石单晶1.7～1.9％组成。制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例所涉及的一种融合了金刚石单晶的硬质合金，按重量百分比由碳化钨75％、金属钴20％、金属镍3.2％和金刚石单晶1.8％组成。制备方法与实施例1相同。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种融合了金刚石单晶的硬质合金，其特征在于，按重量百分比由碳化钨73～77％、金属钴18～22％、金属镍3.0～3.4％和金刚石单晶1.6～2.0％组成。
2.根据权利要求1所述的融合了金刚石单晶的硬质合金，其特征在于，按重量百分比由碳化钨74～76％、金属钴19～21％、金属镍3.1～3.3％和金刚石单晶1.7～1.9％组成。
3.根据权利要求1所述的融合了金刚石单晶的硬质合金，其特征在于，按重量百分比由碳化钨75％、金属钴20％、金属镍3.2％和金刚石单晶1.8％组成。
4.一种权利要求1所述融合了金刚石单晶的硬质合金的制备方法，其特征在于，
步骤一、按重量百分比加入碳化钨73～77％、金属钴18～22％、金属镍3.0～3.4％和金刚石单晶1.6～2.0％，再加入上述全部原料总重量2％的丁蜡，做成混合料，压制成型；
步骤二、真空烧结：烧结到450℃，在450℃条件下保温1.5小时；
步骤三、继续真空烧结到850℃，在850℃条件下保温20分钟；
步骤四、继续真空烧结到1250℃，在1250℃条件下保温30分钟；
步骤五、继续真空烧结到1380℃，在1380℃条件下保温1小时；
步骤六、保温1小时后由1380℃降温至1300℃，降温速率为每1分钟降2℃；
步骤七、降温至1300℃以后不再控制降温速率，自然降至室温即可。
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