CN113322405A - 一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法 - Google Patents
一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113322405A CN113322405A CN202110428968.4A CN202110428968A CN113322405A CN 113322405 A CN113322405 A CN 113322405A CN 202110428968 A CN202110428968 A CN 202110428968A CN 113322405 A CN113322405 A CN 113322405A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tungsten carbide
- hard alloy
- mixed crystal
- sintering
- pressing
- 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.)
- Pending
Links
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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明涉及硬质合金制备技术领域，具体公开了一种混晶组织结构的硬质合金，包括质量百分数为85.5％～87.5％的复合硬质相、质量百分数为12.5％～14.5％的粘结相；所述复合硬质相包括费氏粒度比例为6:5的碳化钨A和碳化钨B；所述碳化钨A和碳化钨B的质量比为13；12。以及一种制备上述硬质合金的方法；本发明采用高温还原、高温碳化的优质WC为原料，提高了硬质合金的强度与韧性；采用本发明制备的混晶结构硬质合金兼顾了细晶粒和粗晶粒硬质合金的性能，使硬质合金的断裂韧性≥21.4MPa.m1/2，硬质合金的磁力(3.4～5.4)KA/m，硬度HRA84.4～85.2。
Description
技术领域
本发明涉及硬质合金生产技术领域，特别涉及一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法。
背景技术
牙轮钻齿广泛应用于矿山开采、石油、天然气开采、旋挖钻孔等领域。其工作的工况十分复杂，要求硬质合金齿必须具有足够的韧性和强度及耐磨性，保证钻进时硬质合金齿不断裂的情况下具有足够的强度与韧性及耐磨性，因为断齿后提升钻头和打捞断在井内的齿需要花费很长时间，所以需要尽量避免在工作时出现断齿的现象，影响工程的工期。
目前也有一些专利在这方面进行了研究：CN209083223U《一种高硬度耐磨型牙轮钻头》公布了梯度硬质合金的应用、CN109811235A《一种高耐磨硬质合金材料及其制备方法与应用》公布了含TiC-Ni-Mo基球形颗粒与WC-Co基粉体组成的硬质合金、US5880382采用一种网状结构提高硬质合金的韧性，但耐磨较低。CN109136713A一种制备高强度高韧性WC-Co硬质合金的方公布了在WC-Co中添加石墨烯的制备方法等等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法。
本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
一方面，一种混晶组织结构的硬质合金，包括质量百分数为85.5％～87.5％的复合硬质相、质量百分数为12.5％～14.5％的粘结相；
所述复合硬质相包括费氏粒度比例为6:5的碳化钨A和碳化钨B；所述碳化钨A和碳化钨B的质量比为13；12。
在一些可能的实施方式中，所述碳化钨A的费氏粒度为25.0～30.0μm；所述碳化钨B的费氏粒度为20.0～25.0μm。
在一些可能的实施方式中，所述碳化钨A和碳化钨B的平均晶粒度为2.4～4.0μm。
在一些可能的实施方式中，所述粘接相为钴。
另一方面，一种混晶组织结构的硬质合金的制备方法，具体包括以下步骤：
配料：将碳化钨A、碳化钨B、粘接相按照质量比装入球磨筒内，其中球料比为3：1；
球磨：向球磨筒内加入己烷、石蜡、硬脂酸；启动球磨机，球磨12-16小时；
混合粒料的制备：球磨结束后，经过过滤卸出料浆，将料浆经过喷雾塔进行喷雾干燥制粒得到压制所需的混合粒料；
压制：将混合粒料通过模具和压力机压制成型，制得所需硬质合金半成品毛坯；
烧结：将制得的硬质合金半成品毛坯装入压力烧结炉中，经过氢气载气脱蜡、脱除成型剂、高温烧结；
完成制备。
在一些可能的实施方式中，在压制过程中，压制压力为180～200MPa。
在一些可能的实施方式中，在烧结过程中，烧结温度1410～1470℃，保温时间90分钟，在高温烧结时加入氩气进行加压烧结，压力4～5MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用高温还原、高温碳化的优质WC为原料，提高了硬质合金的强度与韧性；
采用本发明制备的混晶结构硬质合金兼顾了细晶粒和粗晶粒硬质合金的性能，使硬质合金的断裂韧性≥21.4MPa.m1/2，硬质合金的磁力(3.4～5.4)KA/m，硬度HRA84.4～85.2。
附图说明
图1和图2为实施例1金相图片；
图3和图4为实施例2金相图片；
图5和图6为实施例3金相图片；
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
本实施例中，混晶结构的高韧性硬质合金的具体配比为：费氏粒度26.6μm的碳化钨A 41.5份，费氏粒度21.0μm的碳化钨B 44.9份，钴粉13.6份，计总量100份；再额外加入石蜡2份，硬脂酸0.05份。
其制备方法为：
配料：将碳化钨A、碳化钨B、粘接相按照质量比装入球磨筒内，其中球料比为3：1；其中碳化钨A和碳化钨B的费氏粒度比例为6：5；
球磨：向球磨筒内加入己烷、石蜡、硬脂酸；启动球磨机进行滚动球磨，滚动球磨的硬质合金球直径为10毫米的YG6硬质合金球，球磨14小时；其中己烷为400毫升/公斤；石蜡2份、硬脂酸0.05份。
混合粒料的制备：球磨结束后，经过过滤卸出料浆，将料浆经过喷雾塔进行喷雾干燥制粒得到压制所需的混合粒料；
压制：将混合粒料通过模具和压力机压制成型，制得所需硬质合金半成品毛坯；压制压力180～200MPa。
烧结：将制得的硬质合金半成品毛坯装入压力烧结炉中，经过氢气载气脱蜡、脱除成型剂、高温烧结；其中烧结温度1450℃，保温时间90分钟，在高温烧结时加入氩气进行加压烧结，压力4～5MPa；
完成制备。
实施例2
本实施例中，混晶结构的高韧性硬质合金的具体配比为：费氏粒度25.4μm的碳化钨A 41.5份，费氏粒度20.2μm的碳化钨B 44.9份，钴粉13.6份，计总量100份；再额外加入石蜡2份，硬脂酸0.05份。
其制备方法为：
配料：将碳化钨A、碳化钨B、粘接相按照质量比装入球磨筒内，其中球料比为3：1；其中碳化钨A和碳化钨B的费氏粒度比例为6：5；
球磨：向球磨筒内加入己烷、石蜡、硬脂酸；启动球磨机进行滚动球磨，滚动球磨的硬质合金球直径为10毫米的YG6硬质合金球，球磨14小时；其中己烷为400毫升/公斤；石蜡2份、硬脂酸0.05份。
混合粒料的制备：球磨结束后，经过过滤卸出料浆，将料浆经过喷雾塔进行喷雾干燥制粒得到压制所需的混合粒料；
压制：将混合粒料通过模具和压力机压制成型，制得所需硬质合金半成品毛坯；压制压力180～200MPa。
烧结：将制得的硬质合金半成品毛坯装入压力烧结炉中，经过氢气载气脱蜡、脱除成型剂、高温烧结；其中烧结温度1450℃，保温时间90分钟，在高温烧结时加入氩气进行加压烧结，压力4～5MPa；
完成制备。
实施例3：
本实施例中，混晶结构的高韧性硬质合金的具体配比为：费氏粒度25.6μm的碳化钨A 41.5份，费氏粒度21.6μm的碳化钨B 44.9份，钴粉13.6份，计总量100份；再额外加入石蜡2份，硬脂酸0.05份。
其制备方法为：
配料：将碳化钨A、碳化钨B、粘接相按照质量比装入球磨筒内，其中球料比为3：1；其中碳化钨A和碳化钨B的费氏粒度比例为6：5；
球磨：向球磨筒内加入己烷、石蜡、硬脂酸；启动球磨机进行滚动球磨，滚动球磨的硬质合金球直径为10毫米的YG6硬质合金球，球磨14小时；其中己烷为400毫升/公斤；石蜡2份、硬脂酸0.05份。
混合粒料的制备：球磨结束后，经过过滤卸出料浆，将料浆经过喷雾塔进行喷雾干燥制粒得到压制所需的混合粒料；
压制：将混合粒料通过模具和压力机压制成型，制得所需硬质合金半成品毛坯；压制压力180～200MPa。
烧结：将制得的硬质合金半成品毛坯装入压力烧结炉中，经过氢气载气脱蜡、脱除成型剂、高温烧结；其中烧结温度1450℃，保温时间90分钟，在高温烧结时加入氩气进行加压烧结，压力4～5MPa；
完成制备。
将实施例1-实施例3所获得的合金分别进行检测，得到图1-图6所示的金相图片；其各种性能检测数据如表1：
由此可知，采用本发明所制备的混晶结构的硬质合金兼顾了细晶粒和粗晶粒硬质合金的性能，其断裂韧性≥21.4MPa.m1/2，硬质合金的磁力3.4～5.4KA/m，硬度HRA84.4～85.2。
将本发明所制备的硬质合金应用于钻齿中，使其在油田钻进中不出现断齿并能保证提高钻进深度，缩短工程建设的有效工期。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (7)
1.一种混晶组织结构的硬质合金，其特征在于：包括质量百分数为85.5％～87.5％的复合硬质相、质量百分数为12.5％～14.5％的粘结相；
所述复合硬质相包括费氏粒度比例为6:5的碳化钨A和碳化钨B；所述碳化钨A和碳化钨B的质量比为13；12。
2.根据权利要求1所述的一种混晶组织结构的硬质合金，其特征在于：所述碳化钨A的费氏粒度为25.0～30.0μm；所述碳化钨B的费氏粒度为20.0～25.0μm。
3.根据权利要求2所述的一种混晶组织结构的硬质合金，其特征在于：所述碳化钨A和碳化钨B的平均晶粒度为2.4～4.0μm。
4.根据权利要求3所述的一种混晶组织结构的硬质合金，其特征在于：所述粘接相为钴。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种混晶组织结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
配料：将碳化钨A、碳化钨B、粘接相按照质量比装入球磨筒内，其中球料比为3：1；
球磨：向球磨筒内加入己烷、石蜡、硬脂酸；启动球磨机，球磨12-16小时；
混合粒料的制备：球磨结束后，经过过滤卸出料浆，将料浆经过喷雾塔进行喷雾干燥制粒得到压制所需的混合粒料；
压制：将混合粒料通过模具和压力机压制成型，制得所需硬质合金半成品毛坯；
烧结：将制得的硬质合金半成品毛坯装入压力烧结炉中，经过氢气载气脱蜡、脱除成型剂、高温烧结；
完成制备。
6.根据权利要求5所述的一种混晶组织结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：在压制过程中，压制压力为180～200MPa。
7.根据权利要求6所述的一种混晶组织结构的硬质合金的制备方法，其特征在于：在烧结过程中，烧结温度1410～1470℃，保温时间90分钟，在高温烧结时加入氩气进行加压烧结，压力4～5MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110428968.4A CN113322405A (zh) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110428968.4A CN113322405A (zh) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113322405A true CN113322405A (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=77413419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110428968.4A Pending CN113322405A (zh) | 2021-04-21 | 2021-04-21 | 一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113322405A (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 |
| CN115074567A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-20 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种混晶硬质合金及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005336565A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Kyocera Corp | 超硬合金 |
| CN102699330A (zh) * | 2012-04-30 | 2012-10-03 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种硬质合金辊面柱钉的制备方法 |
| GB2498847A (en) * | 2011-12-16 | 2013-07-31 | Element Six Gmbh | Polycrystalline diamond composite compact elements and methods of making |
| CN104213012A (zh) * | 2013-05-29 | 2014-12-17 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 双晶结构耐腐蚀硬质合金及其制备方法 |
| CN111349836A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种非均匀结构硬质合金辊环及其制备方法 |
-
2021
- 2021-04-21 CN CN202110428968.4A patent/CN113322405A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005336565A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Kyocera Corp | 超硬合金 |
| GB2498847A (en) * | 2011-12-16 | 2013-07-31 | Element Six Gmbh | Polycrystalline diamond composite compact elements and methods of making |
| CN102699330A (zh) * | 2012-04-30 | 2012-10-03 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种硬质合金辊面柱钉的制备方法 |
| CN104213012A (zh) * | 2013-05-29 | 2014-12-17 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 双晶结构耐腐蚀硬质合金及其制备方法 |
| CN111349836A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种非均匀结构硬质合金辊环及其制备方法 |
Cited By (3)
| 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 |
| CN115074567A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-20 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种混晶硬质合金及其制备方法 |
| CN115074567B (zh) * | 2022-05-27 | 2024-05-03 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种混晶硬质合金及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109252081B (zh) | 一种高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金及其制备方法 | |
| CN105950935B (zh) | 冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料的制备方法 | |
| CN100595417C (zh) | 聚晶金刚石复合片钻头胎体的制备方法 | |
| CN110358941B (zh) | 一种钨基合金材料及其制备方法 | |
| DE112011102668T5 (de) | Hartmetall-Zusammensetzungen mit einem Kobalt-Silizium-Legierungs-Bindemittel | |
| CN105886871B (zh) | 一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及制备方法 | |
| AU1642092A (en) | Method of making cemented carbide articles | |
| CN110343889B (zh) | 一种特粗硬质合金及其制备方法 | |
| CN110453128B (zh) | 一种宏观梯度硬质合金锥形柱齿及其制备方法 | |
| CN113322405A (zh) | 一种混晶组织结构的硬质合金及制备方法 | |
| KR20010052366A (ko) | 분말 야금에 사용하기 위한 소결-활성 금속 분말 및 합금분말, 및 그의 제조 방법 및 그의 용도 | |
| CN109295334B (zh) | 一种以WC-6Co复合粉末为原料制备高性能硬质合金的方法 | |
| CN108570590B (zh) | 一种孕镶金刚石胎体、孕镶金刚石材料及其制备方法 | |
| CN110923535A (zh) | 一种硬质合金及其制备方法和应用 | |
| CN103911536A (zh) | 含Cr高钢级石油管螺纹加工用硬质合金刀具材料 | |
| CN113025861A (zh) | 一种混晶Ti（C,N）基金属陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN110157969B (zh) | 一种含微量钴的超粗碳化钨硬质合金的制备方法 | |
| CN110029261B (zh) | 一种微纳米硬质合金刀具材料的制备方法 | |
| CN111455250A (zh) | 一种铁矿石破碎用硬质合金材料及其制备方法 | |
| CN113416877A (zh) | 一种金属加工高性能硬质合金及其制备方法 | |
| CN111485158B (zh) | 一种核壳结构增强TiB2-TiC基金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN110983152B (zh) | 一种Fe-Mn-Si-Cr-Ni基形状记忆合金及其制备方法 | |
| CN113528918A (zh) | 一种低钴高强度硬质合金及其制备方法 | |
| CN114318163B (zh) | 一种用于金刚石工具的超细多元预合金粉末及其制备方法 | |
| CN112359241B (zh) | 一种双晶非均匀硬质合金及其制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210831 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |