CN116287925B - 一种用于冷镦模具的硬质合金及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硬质合金材料技术领域，具体涉及一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金及制备工艺，所述新牌号硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.25～79.75％的WC粉、15.75～16.25％的Co粉、3.75～4.25％的Ni粉和0.4～0.6％的TaC粉。本发明克服了现有硬质合金冷镦模具材料的缺点，在保证冷镦模具韧性的前提下，可获得更高的硬度和耐磨性，从而提高冷镦模具产品的使用性能和使用效率。

Description

一种用于冷镦模具的硬质合金及制备工艺
技术领域
本发明涉及硬质合金材料技术领域，具体涉及一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金及制备工艺。
背景技术
硬质合金冷镦模具是硬质合金工业化应用中一个非常重要的市场，占比达到15%左右。在冷镦模具中，直径15以上的钢球模具目前来说还没有达到理想的应用状态。现有技术中通常使用YG20等多种较为常规的硬质合金材料作为硬质合金冷镦模具材料。但是因为硬质合金的韧性和硬度正好是两个相反的指标。在硬度提升的状态下，韧性会相对降低，从而给产品的应用带来问题，不是使用时磨损太快就是使用时开裂而影响产品使用效果。
例如在直径15mm以上的钢球模具的牌号选用上一般都会采用20%钴的硬质合金，但是其改进的效果并不理想，其使用性能和使用效率仍然偏低。
针对现有常规的硬质合金材料无法满足韧性和硬度要求的情况，有必要开发一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金及制备工艺。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金及制备工艺，旨在克服现有硬质合金冷镦模具材料的缺点，在保证冷镦模具韧性的前提下，获得更高的硬度和耐磨性，从而提高冷镦模具产品的使用性能和使用效率。具体的技术方案如下：
一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金，所述新牌号硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.25～79.75%的WC粉、15.75～16.25%的Co粉、3.75～4.25%的Ni粉和0.4～0.6%的TaC粉。
优选的，所述新牌号硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.5%的WC粉、16%的Co粉、4%的Ni粉和0.5%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30um。
一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金的制备工艺，包括如下步骤：
（1）配料：将WC粉、 Co粉、Ni粉和TaC粉按比例进行称重配料；
（2）湿磨：将称重配料好的WC粉、TaC粉和Ni粉投入到湿式球磨机中湿磨12h以上，然后加入称重配料好的Co粉湿磨24h以上，形成湿磨后的硬质合金湿式混合粉体；
（3）蒸干：将湿磨后的硬质合金湿式混合粉体置于Z型干燥器中，设置90℃的蒸干温度，蒸干时间5小时以上，将硬质合金湿式混合粉体中的酒精挥发出来，从而得到硬质合金干式混合粉体；
（4）压制：采用硬质合金成型压模，将硬质合金干式混合粉体压制成型，制成冷镦模具型坯；
（5）烧结：将压制成型的冷镦模具型坯放置到真空炉内进行真空烧结；
（6）深冷回温：将真空烧结后的冷镦模具型坯装入深冷回温复合处理炉中，向炉内注入液氮进行-190℃的深冷，深冷后回温至100℃，随炉冷至室温，得到用于冷镦模具的新牌号硬质合金。
优选的，所述步骤（5）的烧结工序中，采用逐级升温控制策略进行真空烧结，所述逐级升温控制策略的温度控制方法依次包括如下升温控制步骤：
（1）10分钟时间段内升温至30℃；
（2）90分钟时间段内升温至250℃；
（3）40分钟时间段内升温至350℃然后保温40分钟；
（4）80分钟时间段内升温至450℃然后保温30分钟；
（5）80分钟时间段内升温至600℃；
（6）60分钟时间段内升温至800℃然后保温60分钟；
（7）150分钟时间段内升温至1250℃然后保温60分钟；
（8）120分钟时间段内升温至1430℃然后保温60分钟。
优选的，所述冷镦模具为钢球冷镦模具，用于制作所述冷镦模具的硬质合金成型压模包括上模、下模、外模和芯轴，所述外模上设置有模压定位孔，所述上模和下模分别定位在所述外模的模压定位孔上部和下部，所述上模和下模的中心轴线位置设置有中心通孔，所述芯轴的上下两端分别定位在所述上模和下模的中心通孔中；所述下模的上端面中心部位设置有半球形凸台。
考虑到大批量生产的需求，为保证硬质合金成型压模的质量，进一步的改进方案是：所述硬质合金成型压模还配套设置有用于检测所述硬质合金成型压模的外模模压定位孔磨损情况和下模半球形凸台磨损情况的磨损量综合检具，所述磨损量综合检具包括与所述硬质合金成型压模的外模模压定位孔间隙配合的检测柱、设置在所述检测柱下端面中心位置且与所述下模的半球形凸台相适配的半球形沉孔、设置在所述检测柱下端面正下方位置的环形基准片、连接在所述检测柱下端面与所述环形基准片之间且沿周向间隔分布的若干数量的连接脚、设置在所述检测柱中心轴线位置的芯轴安装孔、开设在所述芯轴安装孔的孔壁上的若干数量的通气槽、设置在所述芯轴安装孔上端孔口位置且与所述通气槽相连通的通气接头、连接所述通气接头的通气管路、连接所述通气管路的恒压力供气源、设置在所述通气管路上的气体流量计，所述气体流量计连接气体流量显示装置。
检测硬质合金成型压模的外模模压定位孔磨损情况时，所述检测柱的芯轴安装孔外套在所述硬质合金成型压模的芯轴上，且检测柱进入到所述外模模压定位孔内，同时所述检测柱下端的环形基准片与下模之间间隔设置有一段距离；通过恒压力供气源供气至检测柱的通气槽，气体经通气槽进入到检测柱与下模之间大空腔中，后通过检测柱与外模的模压定位孔之间的间隙中向外泄放，根据气体在检测柱与外模的模压定位孔之间的泄漏量的大小判断外模的模压定位孔的磨损情况（气体泄漏量越大则外模的模压定位孔的磨损量越大，反之气体泄漏量越小则外模的模压定位孔的磨损量越小）。
检测硬质合金成型压模的下模半球形凸台磨损情况时，所述检测柱的芯轴安装孔外套在所述硬质合金成型压模的芯轴上，且检测柱进入到所述外模模压定位孔内，同时所述检测柱下端的环形基准片与下模的上平面相接触；通过恒压力供气源供气至检测柱的通气槽，气体经通气槽进入到检测柱的半球形沉孔与下模的半球形凸台之间的间隙中，后通过检测柱与外模的模压定位孔之间的间隙中向外泄放，根据气体在半球形沉孔与下模的半球形凸台之间的泄漏量的大小判断下模的半球形凸台的磨损情况（气体泄漏量越大则半球形凸台的磨损量越大，反之气体泄漏量越小则半球形凸台的磨损量越小）。
注意在设计检测气体的通量时，应使得检测柱与外模的模压定位孔之间的气体最小通量大于半球形沉孔与下模的半球形凸台之间的气体最大通量，以实现外模模压定位孔磨损情况和下模半球形凸台磨损情况的分别检测。
优选的，所述磨损量综合检具上还设置有用于检测下模上平面平整度的平整度检测装置，所述平整度检测装置包括设置在环形基准片内部的环形气隙、密布在所述环形基准片下端面上与所述环形气隙相连通的微穿孔、沿轴向贯穿设置在所述检测柱上的通气孔、设置在所述连接脚内部并分别与所述检测柱上的通气孔和环形基准片内部的环形气隙相连通的连接脚内孔；所述检测柱上的通气孔上端连接所述通气管路。
优选的，所述通气管路上设置有三通切换阀以用于对所述磨损量综合检具和所述平整度检测装置进行检测气体的切换供气。
检测下模上平面平整度时，检测柱的芯轴安装孔外套在所述硬质合金成型压模的芯轴上，且检测柱进入到所述外模模压定位孔内，同时所述检测柱下端的环形基准片与下模的上平面相接触；通过三通切换阀将恒压力供气源的恒压气体切换供应至检测柱上的通气孔，气体进入环形基准片的环形气隙内并从环形基准片下端面密布的微穿孔中泄漏出，根据气体泄漏量的大小判断下模的上平面的平整度（气体泄漏量越小则平整度越好，反之气体泄漏量越大平整度越差）。
作为本发明的进一步改进，所述深冷回温复合处理炉包括雾化沉浸液氮箱、设置在所述雾化沉浸液氮箱内的若干数量的液氮雾化喷头、连接在所述雾化沉浸液氮箱上的抽真空管路、连接所述抽真空管路的抽真空装置、设置在所述抽真空管路上的截止阀；所述液氮雾化喷头通过管路和阀门连接液氮罐。
优选的，所述雾化沉浸液氮箱上设置有氮气排气管，所述氮气排气管上设置有排气阀；所述雾化沉浸液氮箱的外围还设置有氮气加热外循环管路，所述氮气加热外循环管路的两端分别与所述雾化沉浸液氮箱的两端相连接并通过截止球阀实现与所述雾化沉浸液氮箱的连通或关闭，在所述氮气加热外循环管路上设置有氮气循环风机和氮气加热器；所述氮气加热外循环管路还通过管路和阀门与氮气供气装置相连接。
优选的，所述氮气供气装置包括连接所述氮气排气管的氮气回收管、连接所述氮气回收管的氮气回收罐。
优选的，所述氮气回收罐的罐体上设置有换热翅片。
优选的，所述雾化沉浸液氮箱的顶部箱盖上设置有液氮分配腔，各所述液氮雾化喷头与所述液氮分配腔相连通。
雾化沉浸液氮箱使用时，先将雾化沉浸液氮箱抽成真空，然后利用雾化沉浸液氮箱内的若干数量的液氮雾化喷头喷出液氮的雾化液，使得雾化沉浸液氮箱内的冷镦模具型坯均匀缓慢冷却，随着向雾化沉浸液氮箱内喷出的雾化液的增加，雾化液在雾化沉浸液氮箱内沉积为一定液位高度的液氮，冷镦模具型坯完全沉浸在液氮中，从而实现了液氮对冷镦模具型坯从缓慢冷却到快速冷却的过渡，由此提高了对冷镦模具型坯深冷处理的效果；另外，整个深冷回温过程中雾化沉浸液氮箱内都是处于无氧状态，由此进一步保证了冷镦模具型坯深冷处理的质量。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金及制备工艺，原料配比中采用了16%Co和4%Ni的混合粘结相，并通过优选出WC粉、 Co粉、Ni粉和TaC粉的合理配比，使粘结相中更多的fcc结构能得以保留下来，增加了产品的韧性；在添加了微量原料TaC粉后，使碳化钨晶粒能得到均衡长大，从而使产品具有更稳定的硬度和耐磨性；采用超粗晶粒的碳化物，在受到冲击的时候能更加有利于吸收冲击产生的能量，由此兼顾了硬质合金的硬度和耐磨性，并使产品的使用效率更高。经实际试生产检测，所制得冷镦模具用硬质合金的密度为14.2g/cm³，硬度达到87HRA，抗弯强度达到3520MPa，由此满足了冷镦硬质合金模具需要兼顾硬度和强度的要求，提高了冷镦模具产品的使用性能和使用效率。
第二，本发明的一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金及制备工艺，改进的硬质合金制备工艺保证了冷镦模具的质量。
附图说明
图1是本发明的一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金的制备工艺流程示意图；
图2是硬质合金成型压模的结构示意图；
图3是磨损量综合检具的结构示意图之一（检具处于下模半球形凸台磨损情况的检测位置）；
图4是磨损量综合检具的结构示意图之二（检具处于外模模压定位孔磨损情况的检测位置）；
图5是检测柱的芯轴安装孔孔壁上通过线切割加工形成通气槽的横截面视图；
图6是在图3的基础上进一步改进的结构示意图（增加了下模上平面平整度检测装置）；
图7是深冷回温复合处理炉的结构示意图。
图中：1、钢球冷镦模具，2、硬质合金成型压模，3、上模，4、下模，5、外模，6、芯轴，7、模压定位孔，8、半球形凸台，9、磨损量综合检具，10、检测柱，11、半球形沉孔，12、环形基准片，13、连接脚，14、芯轴安装孔，15、孔壁， 16、通气槽，17、通气接头，18、通气管路，19、恒压力供气源，20、气体流量计，21、气体流量显示装置，22、雾化沉浸液氮箱，23、液氮雾化喷头，24、抽真空管路，25、抽真空装置，26、截止阀，27、液氮罐，28、氮气排气管，29、排气阀，30、氮气加热外循环管路，31、截止球阀，32、氮气循环风机，33、氮气加热器， 34、氮气回收管，35、氮气回收罐，36、换热翅片，37、氮气均布器，38、液氮分配腔，39、三通切换阀，40、通气孔，41、连接脚内孔，42、环形气隙。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1至7所示为本发明的一种用于冷镦模具的新牌号硬质合金及制备工艺的实施例，所述新牌号硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.25～79.75%的WC粉、15.75～16.25%的Co粉、3.75～4.25%的Ni粉和0.4～0.6%的TaC粉。
优选的，所述新牌号硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.5%的WC粉、16%的Co粉、4%的Ni粉和0.5%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30um。
实施例2
一种采用实施例1的用于冷镦模具的新牌号硬质合金的制备工艺，包括如下步骤：
（1）配料：将WC粉、 Co粉、Ni粉和TaC粉按比例进行称重配料；
（2）湿磨：将称重配料好的WC粉、TaC粉和Ni粉投入到湿式球磨机中湿磨12h以上，然后加入称重配料好的Co粉湿磨24h以上，形成湿磨后的硬质合金湿式混合粉体；
（3）蒸干：将湿磨后的硬质合金湿式混合粉体置于Z型干燥器中，设置90℃的蒸干温度，蒸干时间5小时以上，将硬质合金湿式混合粉体中的酒精挥发出来，从而得到硬质合金干式混合粉体；
（4）压制：采用硬质合金成型压模，将硬质合金干式混合粉体压制成型，制成冷镦模具型坯；
（5）烧结：将压制成型的冷镦模具型坯放置到真空炉内进行真空烧结；
（6）深冷回温：将真空烧结后的冷镦模具型坯装入深冷回温复合处理炉中，向炉内注入液氮进行-190℃的深冷，深冷后回温至100℃，随炉冷至室温，得到用于冷镦模具的新牌号硬质合金。
优选的，所述步骤（5）的烧结工序中，采用逐级升温控制策略进行真空烧结，所述逐级升温控制策略的温度控制方法依次包括如下升温控制步骤：
（1）10分钟时间段内升温至30℃；
（2）90分钟时间段内升温至250℃；
（3）40分钟时间段内升温至350℃然后保温40分钟；
（4）80分钟时间段内升温至450℃然后保温30分钟；
（5）80分钟时间段内升温至600℃；
（6）60分钟时间段内升温至800℃然后保温60分钟；
（7）150分钟时间段内升温至1250℃然后保温60分钟；
（8）120分钟时间段内升温至1430℃然后保温60分钟。
优选的，所述冷镦模具为钢球冷镦模具1，用于制作所述冷镦模具1的硬质合金成型压模2包括上模3、下模4、外模5和芯轴6，所述外模5上设置有模压定位孔7，所述上模3和下模4分别定位在所述外模5的模压定位孔7上部和下部，所述上模3和下模4的中心轴线位置设置有中心通孔，所述芯轴6的上下两端分别定位在所述上模3和下模4的中心通孔中；所述下模4的上端面中心部位设置有半球形凸台8。
考虑到大批量生产的需求，为保证硬质合金成型压模2的质量，进一步的改进方案是：所述硬质合金成型压模2还配套设置有用于检测所述硬质合金成型压模2的外模5模压定位孔7磨损情况和下模4半球形凸台8磨损情况的磨损量综合检具9，所述磨损量综合检具9包括与所述硬质合金成型压模2的外模5模压定位孔7间隙配合的检测柱10、设置在所述检测柱10下端面中心位置且与所述下模4的半球形凸台8相适配的半球形沉孔11、设置在所述检测柱10下端面正下方位置的环形基准片12、连接在所述检测柱10下端面与所述环形基准片12之间且沿周向间隔分布的若干数量的连接脚13、设置在所述检测柱10中心轴线位置的芯轴安装孔14、开设在所述芯轴安装孔14的孔壁上的若干数量的通气槽16、设置在所述芯轴安装孔14上端孔口位置且与所述通气槽16相连通的通气接头17、连接所述通气接头17的通气管路18、连接所述通气管路18的恒压力供气源19、设置在所述通气管路18上的气体流量计20，所述气体流量计20连接气体流量显示装置21。
检测硬质合金成型压模2的外模5模压定位孔7磨损情况时，所述检测柱10的芯轴安装孔14外套在所述硬质合金成型压模的芯轴上，且检测柱10进入到所述外模5模压定位孔7内，同时所述检测柱10下端的环形基准片12与下模4之间间隔设置有一段距离；通过恒压力供气源19供气至检测柱10的通气槽16，气体经通气槽16进入到检测柱10与下模4之间大空腔中，后通过检测柱10与外模5的模压定位孔7之间的间隙中向外泄放，根据气体在检测柱10与外模5的模压定位孔7之间的泄漏量的大小判断外模5的模压定位孔7的磨损情况（气体泄漏量越大则外模5的模压定位孔7的磨损量越大，反之气体泄漏量越小则外模5的模压定位孔7的磨损量越小）。
检测硬质合金成型压模2的下模4半球形凸台8磨损情况时，所述检测柱10的芯轴安装孔14外套在所述硬质合金成型压模2的芯轴6上，且检测柱10进入到所述外模5模压定位孔7内，同时所述检测柱10下端的环形基准片12与下模4的上平面相接触；通过恒压力供气源19供气至检测柱10的通气槽16，气体经通气槽16进入到检测柱10的半球形沉孔11与下模4的半球形凸台8之间的间隙中，后通过检测柱10与外模5的模压定位孔7之间的间隙中向外泄放，根据气体在半球形沉孔11与下模4的半球形凸台8之间的泄漏量的大小判断下模4的半球形凸台8的磨损情况（气体泄漏量越大则半球形凸台8的磨损量越大，反之气体泄漏量越小则半球形凸台8的磨损量越小）。
注意在设计检测气体的通量时，应使得检测柱10与外模5的模压定位孔7之间的气体最小通量大于半球形沉孔11与下模4的半球形凸台8之间的气体最大通量，以实现外模5模压定位孔7磨损情况和下模4半球形凸台8磨损情况的分别检测。
优选的，所述磨损量综合检具9上还设置有用于检测下模4上平面平整度的平整度检测装置，所述平整度检测装置包括设置在环形基准片12内部的环形气隙42、密布在所述环形基准片12下端面上与所述环形气隙42相连通的微穿孔、沿轴向贯穿设置在所述检测柱10上的通气孔40、设置在所述连接脚13内部并分别与所述检测柱10上的通气孔40和环形基准片12内部的环形气隙42相连通的连接脚内孔41；所述检测柱10上的通气孔40上端连接所述通气管路18。
优选的，所述通气管路18上设置有三通切换阀39以用于对所述磨损量综合检具9和所述平整度检测装置进行检测气体的切换供气。
检测下模4上平面平整度时，检测柱10的芯轴安装孔14外套在所述硬质合金成型压模2的芯轴6上，且检测柱10进入到所述外模5模压定位孔7内，同时所述检测柱10下端的环形基准片12与下模4的上平面相接触；通过三通切换阀39将恒压力供气源19的恒压气体切换供应至检测柱10上的通气孔40，气体进入环形基准片12的环形气隙42内并从环形基准片12下端面密布的微穿孔中泄漏出，根据气体泄漏量的大小判断下模4的上平面的平整度（气体泄漏量越小则平整度越好，反之气体泄漏量越大平整度越差）。
作为本发明的进一步改进，所述深冷回温复合处理炉包括雾化沉浸液氮箱22、设置在所述雾化沉浸液氮箱22内的若干数量的液氮雾化喷头23、连接在所述雾化沉浸液氮箱22上的抽真空管路24、连接所述抽真空管路24的抽真空装置25、设置在所述抽真空管路24上的截止阀26；所述液氮雾化喷头23通过管路和阀门连接液氮罐27。
优选的，所述雾化沉浸液氮箱22上设置有氮气排气管28，所述氮气排气管28上设置有排气阀29；所述雾化沉浸液氮箱22的外围还设置有氮气加热外循环管路30，所述氮气加热外循环管路30的两端分别与所述雾化沉浸液氮箱22的两端相连接并通过截止球阀31实现与所述雾化沉浸液氮箱22的连通或关闭，在所述氮气加热外循环管路30上设置有氮气循环风机32和氮气加热器33；所述氮气加热外循环管路30还通过管路和阀门与氮气供气装置相连接。
优选的，所述氮气供气装置包括连接所述氮气排气管28的氮气回收管34、连接所述氮气回收管34的氮气回收罐35。
优选的，所述氮气回收罐35的罐体上设置有换热翅片36。
优选的，所述雾化沉浸液氮箱22的顶部箱盖上设置有液氮分配腔38，各所述液氮雾化喷头23与所述液氮分配腔38相连通。
雾化沉浸液氮箱22使用时，先将雾化沉浸液氮箱22抽成真空，然后利用雾化沉浸液氮箱22内的若干数量的液氮雾化喷头23喷出液氮的雾化液，使得雾化沉浸液氮箱22内的冷镦模具型坯均匀缓慢冷却，随着向雾化沉浸液氮箱22内喷出的雾化液的增加，雾化液在雾化沉浸液氮箱22内沉积为一定液位高度的液氮，冷镦模具型坯完全沉浸在液氮中，从而实现了液氮对冷镦模具型坯从缓慢冷却到快速冷却的过渡，由此提高了对冷镦模具型坯深冷处理的效果；另外，整个深冷回温过程中雾化沉浸液氮箱22内都是处于无氧状态，由此进一步保证了冷镦模具型坯深冷处理的质量。
实施例3
硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.5%的WC粉、16%的Co粉、4%的Ni粉和0.5%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30um。按照实施例2的硬质合金制备工艺，制得用于冷镦模具的新牌号硬质合金，对该新牌号硬质合金进行检测，检测结果如下：密度为14.2g/cm³，硬度达到87HRA，抗弯强度达到3520MPa。
实施例4
硬质合金的原料配比按照质量百分比为80%的WC粉、20%的Co粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为10～15um。按照实施例2的硬质合金制备工艺（其中的配料和湿磨工序中不含Ni 和TaC），制得用于冷镦模具的硬质合金，对该硬质合金进行检测，检测结果如下：密度为14.2g/cm³，硬度达到83HRA，抗弯强度达到2650MPa。
实施例5
硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.5%的WC粉、20%的Co粉和0.5%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30um。按照实施例2的硬质合金制备工艺（其中的配料和湿磨工序中不含Ni），制得用于冷镦模具的硬质合金，对该硬质合金进行检测，检测结果如下：密度为14.3g/cm³，硬度达到84.5HRA，抗弯强度达到2820MPa。
实施例6
硬质合金的原料配比按照质量百分比为79%的WC粉、16%的Co粉、4%的Ni粉和1%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30um。按照实施例2的硬质合金制备工艺，制得用于冷镦模具的硬质合金，对该硬质合金进行检测，检测结果如下：密度为14.2g/cm³，硬度达到87HRA，抗弯强度达到3050MPa。
实施例7
硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.5%的WC粉、18%的Co粉、2%的Ni粉和0.5%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30um。按照实施例2的硬质合金制备工艺，制得用于冷镦模具的硬质合金，对该硬质合金进行检测，检测结果如下：密度为14.3g/cm³，硬度达到84.5HRA，抗弯强度达到2700MPa。
实施例8
硬质合金的原料配比按照质量百分比为79%的WC粉、18%的Co粉、2%的Ni粉和1%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30um。按照实施例2的硬质合金制备工艺，制得用于冷镦模具的硬质合金，对该硬质合金进行检测，检测结果如下：密度为14.3g/cm³，硬度达到85HRA，抗弯强度达到2750MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，所述硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.25～79.75%的WC粉、15.75～16.25%的Co粉、3.75～4.25%的Ni粉和0.4～0.6%的TaC粉；所述硬质合金的制备工艺包括如下步骤：
（1）配料：将WC粉、 Co粉、Ni粉和TaC粉按比例进行称重配料；
（2）湿磨：将称重配料好的WC粉、TaC粉和Ni粉投入到湿式球磨机中湿磨12h以上，然后加入称重配料好的Co粉湿磨24h以上，形成湿磨后的硬质合金湿式混合粉体；
（3）蒸干：将湿磨后的硬质合金湿式混合粉体置于Z型干燥器中，设置90℃的蒸干温度，蒸干时间5小时以上，将硬质合金湿式混合粉体中的酒精挥发出来，从而得到硬质合金干式混合粉体；
（4）压制：采用硬质合金成型压模，将硬质合金干式混合粉体压制成型，制成冷镦模具型坯；
（5）烧结：将压制成型的冷镦模具型坯放置到真空炉内进行真空烧结；
（6）深冷回温：将真空烧结后的冷镦模具型坯装入深冷回温复合处理炉中，向炉内注入液氮进行-190℃的深冷，深冷后回温至100℃，随炉冷至室温，得到用于冷镦模具的硬质合金；
其中，所述冷镦模具为钢球冷镦模具，用于制作所述冷镦模具的硬质合金成型压模包括上模、下模、外模和芯轴，所述外模上设置有模压定位孔，所述上模和下模分别定位在所述外模的模压定位孔上部和下部，所述上模和下模的中心轴线位置设置有中心通孔，所述芯轴的上下两端分别定位在所述上模和下模的中心通孔中；所述下模的上端面中心部位设置有半球形凸台。
2.根据权利要求1所述的一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，所述硬质合金的原料配比按照质量百分比为79.5%的WC粉、16%的Co粉、4%的Ni粉和0.5%的TaC粉；其中，所述WC粉原料的粒度大小为20～30μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤（5）的烧结工序中，采用逐级升温控制策略进行真空烧结，所述逐级升温控制策略的温度控制方法依次包括如下升温控制步骤：
（1）10分钟时间段内升温至30℃；
（2）90分钟时间段内升温至250℃；
（3）40分钟时间段内升温至350℃然后保温40分钟；
（4）80分钟时间段内升温至450℃然后保温30分钟；
（5）80分钟时间段内升温至600℃；
（6）60分钟时间段内升温至800℃然后保温60分钟；
（7）150分钟时间段内升温至1250℃然后保温60分钟；
（8）120分钟时间段内升温至1430℃然后保温60分钟。
4.根据权利要求1所述的一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，所述硬质合金成型压模还配套设置有用于检测所述硬质合金成型压模的外模模压定位孔磨损情况和下模半球形凸台磨损情况的磨损量综合检具，所述磨损量综合检具包括与所述硬质合金成型压模的外模模压定位孔间隙配合的检测柱、设置在所述检测柱下端面中心位置且与所述下模的半球形凸台相适配的半球形沉孔、设置在所述检测柱下端面正下方位置的环形基准片、连接在所述检测柱下端面与所述环形基准片之间且沿周向间隔分布的若干数量的连接脚、设置在所述检测柱中心轴线位置的芯轴安装孔、开设在所述芯轴安装孔的孔壁上的若干数量的通气槽、设置在所述芯轴安装孔上端孔口位置且与所述通气槽相连通的通气接头、连接所述通气接头的通气管路、连接所述通气管路的恒压力供气源、设置在所述通气管路上的气体流量计，所述气体流量计连接气体流量显示装置。
5.根据权利要求4所述的一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，检测硬质合金成型压模的外模模压定位孔磨损情况时，所述检测柱的芯轴安装孔外套在所述硬质合金成型压模的芯轴上，且检测柱进入到所述外模模压定位孔内，同时所述检测柱下端的环形基准片与下模之间间隔设置有一段距离；检测硬质合金成型压模的下模半球形凸台磨损情况时，所述检测柱的芯轴安装孔外套在所述硬质合金成型压模的芯轴上，且检测柱进入到所述外模模压定位孔内，同时所述检测柱下端的环形基准片与下模的上平面相接触。
6.根据权利要求1所述的一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，所述深冷回温复合处理炉包括雾化沉浸液氮箱、设置在所述雾化沉浸液氮箱内的若干数量的液氮雾化喷头、连接在所述雾化沉浸液氮箱上的抽真空管路、连接所述抽真空管路的抽真空装置、设置在所述抽真空管路上的截止阀；所述液氮雾化喷头通过管路和阀门连接液氮罐。
7.根据权利要求6所述的一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，所述雾化沉浸液氮箱上设置有氮气排气管，所述氮气排气管上设置有排气阀；所述雾化沉浸液氮箱的外围还设置有氮气加热外循环管路，所述氮气加热外循环管路的两端分别与所述雾化沉浸液氮箱的两端相连接并通过截止球阀实现与所述雾化沉浸液氮箱的连通或关闭，在所述氮气加热外循环管路上设置有氮气循环风机和氮气加热器；所述氮气加热外循环管路还通过管路和阀门与氮气供气装置相连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于冷镦模具的硬质合金的制备工艺，其特征在于，所述氮气供气装置包括连接所述氮气排气管的氮气回收管、连接所述氮气回收管的氮气回收罐；所述氮气回收罐的罐体上设置有换热翅片。
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