專利名稱：高強度高耐磨硬質合金及其制造方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型材料，具體涉及一種硬質合金材料。
背景技術：
目前，國際及國內高層建筑用于輸送沙石水泥的繁重勞動已不再是肩挑機吊，而是采用高壓輸送泵通過管道運到高層工作現場，而泵車的運行，其重要部件一泵口眼鏡板和切割環(huán)的合金材料的選擇，從國內泵車的問世以來，一直成為生產廠家所關注的問題，其生產泵車的廠家不下20余家，而對材質的選擇基本為三種一種采用合金結構鋼，二種采用耐磨焊，三種采用鎢鈷15、鎢鈷20(YG15、YG20)硬質合金。這三種材料中，采用鋼，使用壽命短；采用耐磨焊，容易脆裂，不耐用；采用硬質合金，容易出現炸裂或龜裂，而且使用壽命也不長。即使采用具有高抗彎強度與很高硬度的最新產品一超細顆粒硬質合金，因抗沖擊不夠，也過不了炸裂關。

發(fā)明內容
本發(fā)明之目的旨在提供一種高抗彎強度和硬度高、抗沖擊性能優(yōu)越、易焊接、具有易與鋼套匹配的線膨脹系數和適用的抗疲勞強度、刃口鋒利、耐磨性好、綜合性能提高的高強度高耐磨硬質合金及其制造方法和應用。
本發(fā)明的技術解決方案是這種高強度高耐磨硬質合金采用碳化鎢作硬質相，以鐵、鈷、鎳作粘結相，具體組份重量百分比為碳化鎢75-94％，鐵、鈷、鎳之和6-25％，在此組份的基礎上，外加總量4％以下的鈦或釩的碳化物或硼化物或氮化物，并外加總量0.05-0.12％的碳。
上述高強度高耐磨硬質合金的制造方法將上述組份的碳化鎢、鐵、鈷、鎳、鈦或釩的碳化物或硼化物或氮化物、碳化鉭或碳化鈮以及碳經濕磨、壓制、真空燒結而成。
上述技術方案中，還外加總量8％以下的碳化鉭或總量10％以下的碳化鈮。
本發(fā)明還可在上述技術方案組份的基礎上添加適量鈰或鑭或釔。
本發(fā)明應用于制作混凝土輸送泵S管閥上的眼鏡板和切割環(huán)，解決了目前國內外這些眼鏡板和切割環(huán)材質抗沖擊強度差、易炸裂、使用壽命短的技術難題，具有突出的實質性特點和顯著的進步。
本發(fā)明和現有技術相比，由于采用碳化鎢作硬質相、鐵、鉆、鎳作粘接相，外加一定量的碳以及鈦或釩的碳化物或硼化物、氮化物，以及適量添加鈰或鑭、釔等，其硬度在原有的基礎上提高了2-3度(HRA)，抗彎強度亦有所提高，在上述組份的基礎上，本發(fā)明還外添加一定量的碳化鉭或碳化鈮，不僅大大提高了合金的耐磨性，而且抗彎強度提高了20-50％，進一步提高碳化鉭的比例，合金性能還可進一步提高，本發(fā)明產品通過國家硬質合金定點檢測單位一株洲硬質合金廠檢驗測試中心檢測，其比重為12.77和12.80克/厘米3，硬度可達86.1和86.4(HRA)，抗彎強度達3400Mpa和3500Mpa，其綜合性能是目前國內諸種硬質合金無以替代的。由于本發(fā)明產品，不但具有罕見的高抗彎強度和偏高的硬度，而且還具有比硬質合金優(yōu)越的抗沖擊、易焊接以及易與鋼套匹配的線膨脹系數和適用的抗疲勞強度、刃口鋒利等特點，應用于制作混凝土輸送泵S管閥上的眼鏡板和切割環(huán)，通過試驗試用，突破了每付眼鏡板和切割環(huán)運送砂石水泥一萬立方米的水平，解決了眼鏡板和切割環(huán)材質不過關的技術難題，成為當前國內唯一的首選材料，本發(fā)明的系列產品，不僅可應用于泵車的眼鏡板和切割環(huán)，而且可應用于制作切削刀具、耐沖、耐磨以及要求高強度的冷墩、引伸、冷跋模具，還可應用制作刃口鋒利、耐磨性好并具有一定強度要求的庶刀、切紙刀以及尼龍切刀等，甚至可以在制作鋼材軋輥模上得到應用，應用范圍十分廣泛。
具體實施例方式以制作眼鏡板和切割環(huán)的本發(fā)明產品YWF23(牌號)為例選用含碳量為6.10-6.18％(游離碳＜0.04％)、粒度FSSS為4.7的碳化鎢為合金中的硬質相，其含量為77％(重量)，以4.2％的鈷、2.3％的鎳(或者4.2％的鎳、2.3％的鈷)、16.5％±0.5的鐵作粘接相，粘接相在合金中含量為23％，外加上述總重量0.06％的硼化鈦，與適量的鈰的混合物及上述總重量1％的碳化鉭，還外加0.07％的碳將上述組份的各物質稱重配比后，進入濕磨工序各組份物質加入1立升-180立升的濕磨機中，這種濕磨機可采用株洲硬質合金廠生產的濕磨機，濕磨機中采用Φ8-Φ10mm的球或棒，球與料的比為(2-3.5)∶1，1公斤料加入酒精介質100-180ml，進行濕磨，球磨時間為16-28小時，球磨后物料用100目篩進行過篩，過篩后干燥，干燥可在壓力釜或干燥柜中進行，溫度＜80℃左右，干燥后再用80目篩進行過篩，過篩后加入SBS增塑劑進行混合，配比為每公斤料加80-120ml的增塑劑，混合后，又進行干燥，干燥可在干燥柜內進行，溫度＜80℃左右，干燥至以不粘料鏟為宜，干燥后再用80目篩過篩，過篩后送入壓力機的模具內，進行壓制，壓力機可采用天津生產的100-500噸油壓機，(噸位4噸/cm2)，壓力機壓制后的半成品送入真空爐進行燒結，燒結爐可采用株洲硬質合金廠生產的真空爐，燒結時，采用80-180目的砂布，將半成品與舟皿隔開。燒結爐要求真空度達30μ左右，漏氣率1分鐘＜10μ，燒結溫度為1430℃-1460℃，保溫時間0.5-1.5小時。燒結后，冷卻出爐，即制成成品。
又以制作常規(guī)通用刀片為例，選用FSSS2-4粒度、總碳6.10-6.16％、合金含量中占90％的碳化鎢作為硬質相，以重量之和占合金含量中10％的鐵、鈷、鎳、作粘接相，外加0.05％的碳，還外加2％的碳化鈦和1％的碳化鉭，將上述組份稱重配比合，按前述的YWF23硬質合金制造方法，進行濕磨、壓制、真空燒結，制成。
再以制作成型刀片為例，選用FSSS3-5粒度、占合金含量中85％的碳化鎢作硬質相，以占合金含量中15％的鐵、鈷、鎳作粘接相，外加0.07％的硼化鈦與適量的鈰，還添加2％的碳化鉭以及0.05％的碳，將上述組份稱重配比合，按前述的YWF23硬質合金制造方法，進行濕磨、壓制，真空燒結，制成。
權利要求
1.一種高強度高耐磨硬質合金，其特征在于采用碳化鎢作硬質相，以鐵、鈷、鎳作粘結相，具體組份重量百分比為碳化鎢75-94％，鐵、鈷、鎳之和6-25％，在此組份的基礎上，外加總量4％以下的鈦或釩的碳化物或硼化物或氮化物，并外加總量0.05-0.12％的碳。
2.根據權利要求1所述的高強度高耐磨硬質合金的制造方法，其特征在于外加總量8％以下的碳化鉭或總量10％以下碳化鈮。
3.根據權利要求1所述的高強度高耐磨硬質合金的制造方法，其特征在于將各組份的碳化鎢、鐵、鉆、鎳、鈦或釩的碳化物或硼化物或氮化物以及碳、碳化鉭或碳化鈮，經濕磨、壓制、真空燒結而成。
4.根據權利要求3所述的高強度高耐磨硬質合金的制造方法，其特征在于濕磨中，球料比(2-3.5)∶1，每公斤料加入酒精介質100-180ml，研磨時間16-28小時，濕磨后的干燥溫度＜80℃，真空燒結時采用80-180目的砂布，將半產品與舟皿隔開。
5.根據權利要求1所述的高強度高耐磨硬質合金的制造方法，其特征在于組份中還可添加適量的鈰和鑭和釔。
6.一種應用權利要求1所述的高強度高耐磨硬質合金的方法，其特征在于這種高強度高耐磨硬質合金用于制作混凝土輸送泵S管閥上的眼鏡板和切割環(huán)。
7.一種應用權利要求1所述的高強度高耐磨硬質合金的方法，其特征在于這種高強度高耐磨硬質合金用于制作通用常規(guī)刀片或成型刀片。
8.根據權利要求1所述的高強度高耐磨硬質合金的制造方法，其特征在于碳化鎢中碳含量為6.10-6.18％，游離碳少于0.04-0.06％。
全文摘要
一種高強度高耐磨硬質合金及其制造方法和應用，采用碳化鎢作硬質相，以鐵、鈷、鎳作粘結相，外加鈦或釩的碳化物或硼化物或氮化物、并外加碳化鉭或碳化鈮，還外加碳，經濕磨、壓制、真空燒結而成，可應用于制作混凝土輸送泵S管閥上的眼鏡板和切割環(huán)及其他領域。本發(fā)明抗彎強度和硬度高，抗沖擊性能優(yōu)越、易焊接，具有與鋼套易匹配的線膨脹系數和適用的抗疲勞強度、刃口鋒利、耐磨性好，綜合性能優(yōu)良，應用廣泛。
文檔編號C22C29/06GK1405347SQ0112854
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月16日 優(yōu)先權日2001年8月16日
發(fā)明者郭慶虎 申請人:郭慶虎