CN115611630B - 一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硬质合金棒材技术领域，具体公开了一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，包括以下重量份原料：碳化钨10‑15份、碳化钛3‑5份、碳化镍1‑3份、处理改性氧化锆剂20‑30份、改性氧化钇0.2‑0.6份。本发明硬质合金棒材通过碳化钨为主料，采用碳化钛、碳化镍辅助料，加入氧化钇经过改性处理，通过氧化锆经过优化改性后，将改性氧化钇与处理改性氧化锆剂二者进行协配处理产品，二者原料之间协同增效，增强产品的性能效果，提高产品的耐磨、强度性能，从而显著的一体化改进产品的耐磨、强度性能效果，提高产品的应用效率。

Description

一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材及其制备方法
技术领域
本发明涉及硬质合金棒材技术领域，具体涉及一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材及其制备方法。
背景技术
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。两种或两种以上金属通过一定工艺均匀的融合在一起，就是合金，如，铜锌组成黄铜、铜锡组成青铜，铜镍组成白铜，不锈钢全部是含铬镍钛等金属的合金。
现有的硬质合金棒材采用的原料简单，且合金棒材挤压成型工艺简单，制备的产品耐磨性、强度性能差，基于此，需提供一种耐磨、强度性能协调改进的制备方法。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，包括以下重量份原料：
碳化钨10-15份、碳化钛3-5份、碳化镍1-3份、处理改性氧化锆剂20-30份、改性氧化钇0.2-0.6份。
优选地，所述硬质合金棒材包括以下重量份原料：
碳化钨12.5份、碳化钛4份、碳化镍2份、处理改性氧化锆剂25份、改性氧化钇0.4份。
本发明的发明人发现本发明未添加改性氧化钇、未采用处理改性氧化锆剂处理，产品的硬度、强度和耐磨性能均出现显著变差趋势；
采用改性氧化钇、处理改性氧化锆剂处理二者具有协同增效效果，产品的耐磨、强度性能均出现协调式增强效果。
优选地，所述处理改性氧化锆剂的制备方法为：
S01：将氧化锆送入到2-3倍的十二烷基硫酸钠溶液中，随后加入氧化锆总量5-10％的壳聚糖、2-5％的氧化镧，搅拌均匀；
S02：将1-3份硅溶胶、2-5份海藻酸钠加入到10-20份盐酸溶液中，搅拌均匀，得到添加改进剂；
S03：添加改进剂、S01产物按照重量比1:6搅拌混合充分，得到处理改性氧化锆剂。
优选地，所述十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20-30％、盐酸溶液的质量分数为5-10％。
优选地，所述S03搅拌混合充分的转速为1000-1500r/min，搅拌时间为20-30min。
本发明的发明人还发现处理改性氧化锆剂采用氧化锆代替，产品的性能变化不大，同时处理改性氧化锆剂的制备中未加入添加改进剂、添加改进剂制备中未加入硅溶以及处理改性氧化锆剂的制备中未加入氧化镧，产品的性能均出现变差趋势；
只有采用本发明的方法制备的处理改性氧化锆剂配合改性氧化钇，产品的强度和耐磨性能才能形成协调式改进效果，采用其他方法代替，产品的性能效果均不如本发明的方法效果显著。
优选地，所述改性氧化钇的改性方法为：
S11：将氧化钇送入到球磨机中球磨，过200-300目，然后于300-500℃下预热10-20min，最后空冷至室温；
S12：将S11的氧化钇于等离子体中辐照处理，辐照结束，得到改性氧化钇。
优选地，所述等离子体中辐照的功率为500-700W，辐照时间为5-10min。
本发明的发明人还发现处理改性氧化锆剂的制备中添加改进剂对产品的性能效果有增强效能，同时硅溶胶对添加改进剂的使用具有改进效率，因而处理改性氧化锆剂的制备具有专有性，采用其他方式代替，性能效果均较差。
本发明还提供了一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳化钨、碳化钛、碳化镍、改性氧化钇原料依次送入到搅拌机中搅拌混合充分，备用；
步骤二：然后送入到处理改性氧化锆剂中搅拌分散均匀，最后水洗、干燥；
步骤三：通过球磨机球磨，球磨过100目；
步骤四：送入到成型机中挤压成型，挤压结束，待用；
步骤五：最后烧结处理，得到本发明的硬质合金棒材。
优选地，所述挤压成型的压力为100-150MPa，挤压时间为20-30min。
优选地，所述烧结处理的温度为1420-1450℃，烧结1-2h。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明硬质合金棒材通过碳化钨为主料，采用碳化钛、碳化镍辅助料，加入氧化钇经过改性处理，氧化钇先采用球磨、热处理，最后等离子处理，细化粒径和增强其活性能，通过氧化钇作为介质体，增强原料之间的界面反应效果，挤压成型、煅烧制成的产品性能效果增强，通过氧化锆经过优化改性后，将改性氧化钇与处理改性氧化锆剂二者进行协配处理产品，二者原料之间协同增效，增强产品的性能效果，提高产品的耐磨、强度性能，从而显著的一体化改进产品的耐磨、强度性能效果，提高产品的应用效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，包括以下重量份原料：
碳化钨10-15份、碳化钛3-5份、碳化镍1-3份、处理改性氧化锆剂20-30份、改性氧化钇0.2-0.6份。
本实施例的硬质合金棒材包括以下重量份原料：
碳化钨12.5份、碳化钛4份、碳化镍2份、处理改性氧化锆剂25份、改性氧化钇0.4份。
本实施例的处理改性氧化锆剂的制备方法为：
S01：将氧化锆送入到2-3倍的十二烷基硫酸钠溶液中，随后加入氧化锆总量5-10％的壳聚糖、2-5％的氧化镧，搅拌均匀；
S02：将1-3份硅溶胶、2-5份海藻酸钠加入到10-20份盐酸溶液中，搅拌均匀，得到添加改进剂；
S03：添加改进剂、S01产物按照重量比1:6搅拌混合充分，得到处理改性氧化锆剂。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20-30％、盐酸溶液的质量分数为5-10％。
本实施例的S03搅拌混合充分的转速为1000-1500r/min，搅拌时间为20-30min。
本实施例的改性氧化钇的改性方法为：
S11：将氧化钇送入到球磨机中球磨，过200-300目，然后于300-500℃下预热10-20min，最后空冷至室温；
S12：将S11的氧化钇于等离子体中辐照处理，辐照结束，得到改性氧化钇。
本实施例的等离子体中辐照的功率为500-700W，辐照时间为5-10min。
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳化钨、碳化钛、碳化镍、改性氧化钇原料依次送入到搅拌机中搅拌混合充分，备用；
步骤二：然后送入到处理改性氧化锆剂中搅拌分散均匀，最后水洗、干燥；
步骤三：通过球磨机球磨，球磨过100目；
步骤四：送入到成型机中挤压成型，挤压结束，待用；
步骤五：最后烧结处理，得到本发明的硬质合金棒材。
本实施例的挤压成型的压力为100-150MPa，挤压时间为20-30min。
本实施例的烧结处理的温度为1420-1450℃，烧结1-2h。
实施例1.
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，包括以下重量份原料：
碳化钨10份、碳化钛3份、碳化镍1份、处理改性氧化锆剂20份、改性氧化钇0.2份。
本实施例的处理改性氧化锆剂的制备方法为：
S01：将氧化锆送入到2倍的十二烷基硫酸钠溶液中，随后加入氧化锆总量5％的壳聚糖、2％的氧化镧，搅拌均匀；
S02：将1份硅溶胶、2份海藻酸钠加入到10份盐酸溶液中，搅拌均匀，得到添加改进剂；
S03：添加改进剂、S01产物按照重量比1:6搅拌混合充分，得到处理改性氧化锆剂。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20％、盐酸溶液的质量分数为5％。
本实施例的S03搅拌混合充分的转速为1000r/min，搅拌时间为20min。
本实施例的改性氧化钇的改性方法为：
S11：将氧化钇送入到球磨机中球磨，过200目，然后于300℃下预热10min，最后空冷至室温；
S12：将S11的氧化钇于等离子体中辐照处理，辐照结束，得到改性氧化钇。
本实施例的等离子体中辐照的功率为500W，辐照时间为5min。
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳化钨、碳化钛、碳化镍、改性氧化钇原料依次送入到搅拌机中搅拌混合充分，备用；
步骤二：然后送入到处理改性氧化锆剂中搅拌分散均匀，最后水洗、干燥；
步骤三：通过球磨机球磨，球磨过100目；
步骤四：送入到成型机中挤压成型，挤压结束，待用；
步骤五：最后烧结处理，得到本发明的硬质合金棒材。
本实施例的挤压成型的压力为100MPa，挤压时间为20min。
本实施例的烧结处理的温度为1420℃，烧结1h。
实施例2.
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，包括以下重量份原料：
碳化钨15份、碳化钛5份、碳化镍3份、处理改性氧化锆剂30份、改性氧化钇0.6份。
本实施例的处理改性氧化锆剂的制备方法为：
S01：将氧化锆送入到3倍的十二烷基硫酸钠溶液中，随后加入氧化锆总量10％的壳聚糖、5％的氧化镧，搅拌均匀；
S02：将3份硅溶胶、5份海藻酸钠加入到20份盐酸溶液中，搅拌均匀，得到添加改进剂；
S03：添加改进剂、S01产物按照重量比1:6搅拌混合充分，得到处理改性氧化锆剂。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为30％、盐酸溶液的质量分数为10％。
本实施例的S03搅拌混合充分的转速为1500r/min，搅拌时间为30min。
本实施例的改性氧化钇的改性方法为：
S11：将氧化钇送入到球磨机中球磨，过300目，然后于500℃下预热20min，最后空冷至室温；
S12：将S11的氧化钇于等离子体中辐照处理，辐照结束，得到改性氧化钇。
本实施例的等离子体中辐照的功率为700W，辐照时间为10min。
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳化钨、碳化钛、碳化镍、改性氧化钇原料依次送入到搅拌机中搅拌混合充分，备用；
步骤二：然后送入到处理改性氧化锆剂中搅拌分散均匀，最后水洗、干燥；
步骤三：通过球磨机球磨，球磨过100目；
步骤四：送入到成型机中挤压成型，挤压结束，待用；
步骤五：最后烧结处理，得到本发明的硬质合金棒材。
本实施例的挤压成型的压力为150MPa，挤压时间为30min。
本实施例的烧结处理的温度为1450℃，烧结2h。
实施例3.
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，包括以下重量份原料：
碳化钨12.5份、碳化钛4份、碳化镍2份、处理改性氧化锆剂25份、改性氧化钇0.4份。
本实施例的处理改性氧化锆剂的制备方法为：
S01：将氧化锆送入到2.5倍的十二烷基硫酸钠溶液中，随后加入氧化锆总量7.5％的壳聚糖、3.5％的氧化镧，搅拌均匀；
S02：将2份硅溶胶、3.5份海藻酸钠加入到15份盐酸溶液中，搅拌均匀，得到添加改进剂；
S03：添加改进剂、S01产物按照重量比1:6搅拌混合充分，得到处理改性氧化锆剂。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为25％、盐酸溶液的质量分数为7.5％。
本实施例的S03搅拌混合充分的转速为1250r/min，搅拌时间为25min。
本实施例的改性氧化钇的改性方法为：
S11：将氧化钇送入到球磨机中球磨，过250目，然后于400℃下预热15min，最后空冷至室温；
S12：将S11的氧化钇于等离子体中辐照处理，辐照结束，得到改性氧化钇。
本实施例的等离子体中辐照的功率为600W，辐照时间为7.5min。
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳化钨、碳化钛、碳化镍、改性氧化钇原料依次送入到搅拌机中搅拌混合充分，备用；
步骤二：然后送入到处理改性氧化锆剂中搅拌分散均匀，最后水洗、干燥；
步骤三：通过球磨机球磨，球磨过100目；
步骤四：送入到成型机中挤压成型，挤压结束，待用；
步骤五：最后烧结处理，得到本发明的硬质合金棒材。
本实施例的挤压成型的压力为125MPa，挤压时间为25min。
本实施例的烧结处理的温度为1430℃，烧结1.5h。
实施例4.
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，包括以下重量份原料：
碳化钨12份、碳化钛4份、碳化镍2份、处理改性氧化锆剂22份、改性氧化钇0.3份。
本实施例的处理改性氧化锆剂的制备方法为：
S01：将氧化锆送入到2.2倍的十二烷基硫酸钠溶液中，随后加入氧化锆总量6％的壳聚糖、3％的氧化镧，搅拌均匀；
S02：将1.2份硅溶胶、3份海藻酸钠加入到12份盐酸溶液中，搅拌均匀，得到添加改进剂；
S03：添加改进剂、S01产物按照重量比1:6搅拌混合充分，得到处理改性氧化锆剂。
本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为22％、盐酸溶液的质量分数为6％。
本实施例的S03搅拌混合充分的转速为1200r/min，搅拌时间为22min。
本实施例的改性氧化钇的改性方法为：
S11：将氧化钇送入到球磨机中球磨，过210目，然后于320℃下预热12min，最后空冷至室温；
S12：将S11的氧化钇于等离子体中辐照处理，辐照结束，得到改性氧化钇。
本实施例的等离子体中辐照的功率为550W，辐照时间为6min。
本实施例的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳化钨、碳化钛、碳化镍、改性氧化钇原料依次送入到搅拌机中搅拌混合充分，备用；
步骤二：然后送入到处理改性氧化锆剂中搅拌分散均匀，最后水洗、干燥；
步骤三：通过球磨机球磨，球磨过100目；
步骤四：送入到成型机中挤压成型，挤压结束，待用；
步骤五：最后烧结处理，得到本发明的硬质合金棒材。
本实施例的挤压成型的压力为120MPa，挤压时间为22min。
本实施例的烧结处理的温度为1430℃，烧结1.2h。
对比例1.
与实施例3不同是未添加改性氧化钇。
对比例2.
与实施例3不同是改性氧化钇采用氧化钇代替。
对比例3.
与实施例3不同是未采用处理改性氧化锆剂处理。
对比例4.
与实施例3不同是处理改性氧化锆剂采用氧化锆代替。
对比例5.
与实施例3不同是处理改性氧化锆剂的制备中未加入添加改进剂。
对比例6.
与实施例3不同是添加改进剂制备中未加入硅溶胶。
对比例7.
与实施例3不同是处理改性氧化锆剂的制备中未加入氧化镧。
将实施例1-4及对比例1-7产品进行强度、硬度和耐磨性能测试，测试结果如下：
耐磨性采用摩擦磨损试验机评价各产品的耐磨性能，载荷为10N，摩擦副为直径5mm的GCr15钢球，摩擦频率为12Hz，摩擦行程3mm，摩擦时间80min，并用电子天平称量磨损前后的质量以计算磨损量；
Figure GDA0004164232920000111
Figure GDA0004164232920000121
从对比例1-7及实施例1-4可看出；本发明未添加改性氧化钇、未采用处理改性氧化锆剂处理，产品的硬度、强度和耐磨性能均出现显著变差趋势；
采用改性氧化钇、处理改性氧化锆剂处理二者具有协同增效效果，产品的耐磨、强度性能均出现协调式增强效果；
处理改性氧化锆剂采用氧化锆代替，产品的性能变化不大，同时处理改性氧化锆剂的制备中未加入添加改进剂、添加改进剂制备中未加入硅溶以及处理改性氧化锆剂的制备中未加入氧化镧，产品的性能均出现变差趋势；
只有采用本发明的方法制备的处理改性氧化锆剂配合改性氧化钇，产品的强度和耐磨性能才能形成协调式改进效果，采用其他方法代替，产品的性能效果均不如本发明的方法效果显著。
处理改性氧化锆剂的制备中添加改进剂对产品的性能效果有增强效能，同时硅溶胶对添加改进剂的使用具有改进效率，因而处理改性氧化锆剂的制备具有专有性，采用其他方式代替，性能效果均较差。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，其特征在于，包括以下重量份原料：
碳化钨10-15份、碳化钛3-5份、碳化镍1-3份、处理改性氧化锆剂20-30份、改性氧化钇0.2-0.6份；
所述处理改性氧化锆剂的制备方法为：
S01：将氧化锆送入到2-3倍的十二烷基硫酸钠溶液中，随后加入氧化锆总量5-10％的壳聚糖、2-5％的氧化镧，搅拌均匀；
S02：将1-3份硅溶胶、2-5份海藻酸钠加入到10-20份盐酸溶液中，搅拌均匀，得到添加改进剂；
S03：添加改进剂、S01产物按照重量比1:6搅拌混合充分，得到处理改性氧化锆剂；
所述改性氧化钇的改性方法为：
S11：将氧化钇送入到球磨机中球磨，过200-300目，然后于300-500℃下预热10-20min，最后空冷至室温；
S12：将S11的氧化钇于等离子体中辐照处理，辐照结束，得到改性氧化钇。
2.根据权利要求1所述的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，其特征在于，所述硬质合金棒材包括以下重量份原料：
碳化钨12.5份、碳化钛4份、碳化镍2份、处理改性氧化锆剂25份、改性氧化钇0.4份。
3.根据权利要求1所述的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，其特征在于，所述十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为20-30％、盐酸溶液的质量分数为5-10％。
4.根据权利要求1所述的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，其特征在于，所述S03搅拌混合充分的转速为1000-1500r/min，搅拌时间为20-30min。
5.根据权利要求1所述的一种挤压成型工艺生产的硬质合金棒材，其特征在于，所述等离子体中辐照的功率为500-700W，辐照时间为5-10min。
6.一种如权利要求1-5任一项所述挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将碳化钨、碳化钛、碳化镍、改性氧化钇原料依次送入到搅拌机中搅拌混合充分，备用；
步骤二：然后送入到处理改性氧化锆剂中搅拌分散均匀，最后水洗、干燥；
步骤三：通过球磨机球磨，球磨过100目；
步骤四：送入到成型机中挤压成型，挤压结束，待用；
步骤五：最后烧结处理，得到硬质合金棒材。
7.根据权利要求6所述的一种工挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述挤压成型的压力为100-150MPa，挤压时间为20-30min。
8.根据权利要求6所述的一种工挤压成型工艺生产的硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为1420-1450℃，烧结1-2h。
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