CN115184398A - 一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法 - Google Patents

一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法 Download PDF

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竭正强
龙本夫
张淳恺
路博识
王玥
陈瑞女
李中洲
柴曌媛
池水清
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Abstract

本发明公开了一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，包括：S1、将预制的成型剂溶液缓慢加入到WC粉末中；S2、将S1中搅拌均匀的物料烘干，擦筛制粒；S3、压制3个压坯样品，测量压坯的高度，取平均值H；S4、将S1中的WC粉末与粘结相粉末和成型剂混合湿磨，干燥擦筛后进行压制烧结，检测合金块的烧结收缩率η；S5、重复步骤S1至S4，绘制该WC粉末粒度下的压坯高度H与收缩率η的关系曲线；S6、将待测的WC粉末，按照步骤S1至S3，测量出WC粉末的压坯高度H后，根据步骤S5的关系曲线得到混合料的收缩率η。本发明可以进行准确表征，指标分辨率更高，测试更为方便高效，鉴定周期短，一般小于2h，可用于指导硬质合金批量化生产。

Description

一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体而言涉及一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法。
背景技术
硬质合金混合料烧结收缩率是影响硬质合金混合料成型性以及合金烧结外观尺寸控制的关键指标。目前常用的表征方法一般是根据合金牌号的成分要求，通过将WC粉末、与粘结相粉末和相应成型剂混合湿磨，再干燥擦筛制粒后进行压制烧结，检测合金块的烧结收缩率，这种方式的制样成本较高，并且鉴定周期较长，一般需要48h以上。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，通过直接测定WC粉末成型后的压坯高度来表征其制成混合料后的烧结收缩率，该方法可以进行准确表征，指标分辨率更高，测试更为方便高效，鉴定周期短，一般小于2h，可用于指导硬质合金批量化生产。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
S1、掺成型剂：取适量WC粉末，将预先溶好的成型剂溶液边搅拌边缓慢加入的WC粉末当中，搅拌均匀；
S2、干燥制粒：将S1中搅拌均匀的物料烘干后，擦筛制粒；
S3、压制检测WC压坯高度：用一定的压制压力，制备3个压坯样品，测量压坯的高度，并取平均值H；
S4、检测混合料的合金烧结收缩率：将S1中的WC粉末按照一定的成分需求，将其与粘结相粉末和成型剂混合湿磨，再干燥擦筛后进行压制烧结，检测合金块的烧结收缩率η；
S5、绘制关系曲线：重复步骤S1至步骤S4，绘制该WC粉末粒度下的压坯高度H与收缩率η的关系曲线，用于后续收缩率检测；
S6、检测WC粉末样品：将待测的WC粉末，按照步骤S1至步骤S3，测量出WC粉末的压坯高度H后，根据步骤S5的关系曲线得到混合料的收缩率η。
进一步地，步骤S1中，所述成型剂与所述WC粉末的重量比例为1：40～70；所述成型剂为石蜡。
进一步地，步骤S2中，将步骤S1中搅拌均匀的溶液，在120℃的烘箱中干燥5～40min后取出，并用60目的筛网擦筛制粒。
进一步地，步骤S3中，所述压制压力为100～200Mpa，所述压坯样品的压制单重为20～100g。
本发明的检测原理如下：
硬质合金粉末烧结收缩系数和收缩率的计算公式如下：
Figure BDA0003789703710000021
Figure BDA0003789703710000031
Figure BDA0003789703710000032
Figure BDA0003789703710000033
C体表示体收缩系数；η表示线收缩率；
V坯、V烧分别表示压坯和烧结后合金的体积；
M坯、M烧分别表示压坯和烧结后合金的重量；
ρ坯、ρ烧分别表示压坯和烧结后合金的重量；
a、b、h分别表示压坯的长、宽、高三方向的尺寸；
由以上公式推算可得出，在压制烧结过程，M坯、M烧、ρ烧以及a、b通常为特定值的情况下，合金烧结线收缩率η由混合料压坯高度h决定，两者存在对应关系；
由于粘接相粉末的塑性显著大于WC粉末，粉末球形度也更高；压制过程，粘接相粉末相对运动的摩擦阻力远小于WC粉末，混合料压制成型后的体积大小主要取决于WC粉末形成的骨架大小，因此在同种钴粉、成型剂和相同混合料配方及生产工艺下，WC粉末的压坯高度值H与混合料的压坯高度h呈正向相关性，两者存在对应关系，可通过测定原料WC粉末的压坯高度值H来表征硬质合金用混合料的烧结收缩率η。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，通过直接测定WC粉末成型后的压坯高度来表征其制成混合料后的烧结收缩率，该方法可以进行准确表征，指标分辨率更高，测试更为方便高效；从下表1的WC粉末鉴定消耗量和鉴定周期对比来看，通过测定原料WC粉末压坯高度值的方式还具有制样成本低，鉴定周期短的优点，可用于指导硬质合金批量化生产。
表1
鉴定方式 WC粉末消耗量g 鉴定周期h
配制小批混合料鉴定烧结收缩率 500～1000 ＞48
WC检测压坯高度 50～100 ＜2
附图说明
图1为实施例1中压坯高度H与收缩率η的关系曲线(1.3μm)。
图2为实施例2中压坯高度H与收缩率η的关系曲线(0.4μm)。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。但这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
以费氏粒度为1.3μm的WC粉末为例。
1、取12批收缩率有差异的费氏粒度1.3μm的WC粉末各150g，加入预先溶好的石蜡溶液(石蜡粉末的重量为3g)，搅拌均匀；
2、将步骤1中搅拌均匀的物料，在120℃的烘箱中干燥20min后取出，并用60目的筛网擦筛制粒；
3、采用160Mpa的压制压力，压制单重20g，每个WC粉末批次分别压制3个压坯样品，尺寸为20mm*16mm*H(压坯高度)，测量压坯的高度，并取平均值；
4、将步骤1中的12批WC粉末按照需要生产的合金牌号的成分要求(质量比:WC:Co:Wax＝95.5:4.5:2)，将其与粘结相粉末和成型剂混合湿磨，再干燥制粒后，进行压制烧结，检测合金块的烧结收缩率η，绘制压坯高度H与收缩率η的关系曲线，如图1，可用于后续费氏粒度为1.3μm左右的WC粉末的收缩率检测。
待测样品的WC粉末费氏粒度为1.3μm左右，则可以用图1中的压坯高度H与收缩率η的关系曲线，取待测WC粉末150g，按照上述步骤1至步骤3，测量其压坯高度为8.7mm，根据图1的曲线关系，得到待测WC粉末制成混合料后的合金烧结收缩率为18.02％，与实际批量生产成品鉴定的结果18.07％相近，说明本实施例采用的检测方法可以对混合料烧结收缩率进行快速检测，用来指导硬质合金批量化生产。
实施例2
以费氏粒度为0.4μm的WC粉末为例，
1、取12批收缩率有差异的费氏粒度0.4μm的WC粉末各210g，加入预先溶好的石蜡溶液(石蜡粉末的重量为3g)，搅拌均匀；
2、将步骤1中搅拌均匀的溶液，在120℃的烘箱中干燥30min后取出，并用60目的筛网擦筛制粒；
3、采用150Mpa的压制压力，压制单重30g，每个WC粉末批次分别压制3个压坯样品，尺寸为20mm*16mm*H(压坯高度)，测量压坯的高度，并取平均值；
4、将步骤1中的12批WC粉末按照需要生产的合金牌号的成分要求(质量比:WC:Co:Wax＝88:12:2)，将其与粘结相粉末和成型剂混合湿磨，再干燥制粒后，进行压制烧结，检测合金块的烧结收缩率η，绘制压坯高度H与收缩率η的关系曲线，如图2，可用于后续Fsss粒度为0.4μm左右的WC粉末的收缩率检测。
待测样品的WC粉末费氏粒度为0.4μm左右，则可以用图2中的压坯高度H与收缩率η的关系曲线，取待测WC粉末210g，按照上述步骤1至步骤3，测量其压坯高度为13.35mm，根据图2的曲线关系，得到待测WC粉末制成混合料后的合金烧结收缩率为22.73％，与实际批量生产成品鉴定的结果22.78％相近，说明本实施例采用的检测方法可以对混合料烧结收缩率进行快速检测，用来指导硬质合金批量化生产。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：
S1、掺成型剂：取适量WC粉末，将预先溶好的成型剂溶液边搅拌边缓慢加入到WC粉末当中，搅拌均匀；
S2、干燥制粒：将S1中搅拌均匀的物料烘干后，擦筛制粒；
S3、压制检测WC压坯高度：用一定的压制压力，制备3个压坯样品，测量压坯的高度，并取平均值H；
S4、检测混合料的合金烧结收缩率：将S1中的WC粉末按照一定的成分需求，将其与粘结相粉末和成型剂混合湿磨，再干燥擦筛后进行压制烧结，检测合金块的烧结收缩率η；
S5、绘制关系曲线：重复步骤S1至步骤S4，绘制该WC粉末粒度下的压坯高度H与收缩率η的关系曲线，用于后续收缩率检测；
S6、检测WC粉末样品：将待测的WC粉末，按照步骤S1至步骤S3，测量出WC粉末的压坯高度H后，根据步骤S5的关系曲线得到混合料的收缩率η。
2.如权利要求1所述的一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，其特征在于：步骤S1中，所述成型剂与所述WC粉末的重量比例为1：40～70；所述成型剂为石蜡。
3.如权利要求1所述的一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，其特征在于：步骤S2中，将步骤S1中搅拌均匀的物料，在120℃的烘箱中干燥5～40min后取出，并用60目的筛网擦筛制粒。
4.如权利要求1所述的一种用于表征硬质合金混合料烧结收缩率的快速检测方法，其特征在于：步骤S3中，所述压制压力为100～200Mpa，所述压坯样品的压制单重为20～100g。
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