專利名稱：一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土硬質(zhì)合金工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體。
背景技術(shù)：
稀土在硬質(zhì)合金中的分散問題與硬質(zhì)合金混合料干燥工藝過程中稀土的氧化問題是從事稀土硬質(zhì)合金研究的工作者所遇到的普遍問題，也是造成稀土硬質(zhì)合金性能不穩(wěn)定的主要原因。以氧化物的形式加入，則稀土已很穩(wěn)定，很難發(fā)生其它反應(yīng)，凈化界面的效果基本上很小或不存在，也不存在稀土固溶強化，因為稀土氧化物基本上不溶于Co中，且如果加入的稀土氧化物顆粒尺寸較大的話，也無法起到阻礙α -Co向β -Co相變的作用，因為較大的顆粒對位錯滑移阻礙作用甚小。以純稀土、氫化物等形式添加時，在料漿干燥過程中所加稀土便會全部變?yōu)檠趸铮浑m然用真空干燥箱可減輕所加稀土的氧化程度，但這個過程極難控制。因此，當(dāng)前要解決的關(guān)鍵問題就是稀土的添加形態(tài)和添加方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體，它以稀土 -鈷中間合金粉末的形態(tài)加入，既能保證稀土在硬質(zhì)合金中得分散均勻性，又能有效防止稀土氧化，達(dá)到稀土凈化界面，強化合金的目的。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案它將81-86. 8%的WC粉末、6-8%的鈷粉、3-4%的TiCN、4-6%的鉭鈮固溶體(TaC NbC = 6 4)和O. 2-1%的稀土進(jìn)行配比后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機，球磨機的轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分鐘，球磨的球料比為5-11 1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，液固比為280-330ml/kg,同時加入原料總質(zhì)量4. 0-4. 5%的成型劑及O. 5-1. 0%的表面活化劑，累計的球磨時間為72-120小時,球磨到點后的料衆(zhòng)采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥,干燥溫度80°C -IOO0C,干燥時間100-160分鐘，得到的噴霧干燥混合粒料的松裝密度為2. 0-3. 3g/cm3，流動性為30-50秒/50g，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝為脫成型劑溫度30°C _500°C，時間360-480分鐘，載氣流量15-60升/分；燒結(jié)溫度1410°C _1460°C，載氣壓力4· 0-6. OMPa，保溫時間40-70分鐘。所述的WC粉末總碳為6. 1-6. 15%, Fsss粒度《3. Oum。碳化鉭和或碳化鈮粉可以單一加入也可以固溶體加入，但總計的加入比例在4-6%，而且TaC NbC約為6 4。所述的鈷粉原料的純度均大于99. 5%，平均粒度I. O μ m。所述的稀土 -Co合金原料中，稀土含量不能過高，防止成分偏析；粉末不能過細(xì)，防止抗氧化能力變差。本發(fā)明以稀土 -鈷中間合金粉末的形態(tài)加入，既能保證稀土在硬質(zhì)合金中得分散均勻性，又能有效防止稀土氧化。通過優(yōu)化稀土硬質(zhì)合金涂層基體的配方工藝，通過氣氛燒結(jié)及壓力燒結(jié)工藝改善了液相對Ti (CN)、WC的潤濕性，強化了晶界，提高了各組成相得的、結(jié)合強度。稀土對硬質(zhì)合金中硬質(zhì)相及粘結(jié)相都有固溶強化的作用，因此提高了合金的強度和韌性，抗彎強度提高15%，達(dá)到至少2300Mpa，韌性達(dá)到9MPa*M1/2。添加稀土可以改善合金抗氧化性、高溫抗裂性、抗變形性和提高高溫強度，硬度亦略有增加，孔隙度明顯下降。
具體實施例方式本具體實施方式
是采用以下技術(shù)方案它將81-86. 8%的WC粉末、6-8%的鈷粉、3-4%的TiCN、4-6%的鉭鈮固溶體(TaC NbC = 6 4)和O. 2-1 %的稀土進(jìn)行配比后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機，球磨機的轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分鐘，球磨的球料比為5-11 1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，液固比為280-3301111/1^，同時加入原料總質(zhì)量4.0-4.5%的成型劑及O. 5-1.0%的表面活化劑，累計的球磨時間為72-120小時，球磨到點后的料漿采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥，干燥溫度80°C -100°C,干燥時間100-160分鐘,得到的噴霧干燥混合粒料的松裝密度為2. 0-3. 3g/cm3,流動性為30-50秒/50g，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝為脫成型劑溫度300C -500。。，時間360-480分鐘，載氣流量15-60升/分；燒結(jié)溫度1410。。-1460。。，載氣壓力4. 0-6. OMPa，保溫時間:40-70分鐘。所述的WC粉末總碳為6. 1-6. 15%, Fsss粒度《3. Oum。碳化鉭和或碳化鈮粉可以單一加入也可以固溶體加入，但總計的加入比例在4-6%，而且TaC NbC約為6 4。所述的鈷粉原料的純度均大于99. 5%，平均粒度I. O μ m。所述的稀土 -Co合金原料中，稀土含量不能過高，防止成分偏析；粉末不能過細(xì)，防止抗氧化能力變差。本具體實施方式
以稀土 -鈷中間合金粉末的形態(tài)加入，既能保證稀土在硬質(zhì)合金中得分散均勻性，又能有效防止稀土氧化。通過優(yōu)化稀土硬質(zhì)合金涂層基體的配方工藝，通過氣氛燒結(jié)及壓力燒結(jié)工藝改善了液相對Ti (CN)、WC的潤濕性，強化了晶界，提高了各組成相得的結(jié)合強度。稀土對硬質(zhì)合金中硬質(zhì)相及粘結(jié)相都有固溶強化的作用，因此提高了合金的強度和韌性，抗彎強度提高15%，達(dá)到至少2300MPa，韌性達(dá)到9MPa*M1/2。添加稀土可以改善合金抗氧化性、高溫抗裂性、抗變形性和提高高溫強度，硬度亦略有增加，孔隙度明顯下降。實施例I、將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按照WC粉86.8% ;鈷粉6% ；TiCN3% ;鉭鈮固溶體4% ；Y-Co :0. 2%的比例配料后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機(原料的純度均大于99. 5%，平均粒度小于3.0 μ m)，球磨機的轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分鐘，球磨的球料比為4 1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，液固比為300ml/kg，同時加入原料總質(zhì)量2. 5%的成型劑及O. 1%的油酸，累計的球磨時間為96小時,球磨到點后的料衆(zhòng)采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥，干燥出口溫度90°C，干燥時間120分鐘，得到的噴霧干燥混合粒料的松裝密度為3. 5g/cm3,流動性為34秒/50g，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝為脫成型劑溫度30°C _500°C，時間380分鐘，載氣流量40升/分；燒結(jié)溫度1420°C，載氣壓力5. 5MPa，保溫時間60分鐘。 燒結(jié)后的物理機械性能及金相組織結(jié)構(gòu)為密度14. 65g/cm3 ;硬度HRA91. 8 ;強度 TRS 2320MPa ;金相A02 B02 COO EOO。用這種稀土硬質(zhì)合金材料制成CNMG120408-MD刀具，切削40Cr鋼，切削速度240m/min ;切深2. Imm ;進(jìn)給量0. 22mm/r,切削壽命30min,后刀面磨損《O. 2mm,月牙掛磨損《O. 25mm。實施例2、將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按照WC粉81. 5% ;鈷粉8% ；TiCN4% ;鉭鈮固溶體6% ；Y-Co :0. 5%的比例配料后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機(原料的純度均大于99. 5%，平均粒度小于3.0 μ m)，球磨機的轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分鐘，球磨的球料比為4 1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，液固比為300ml/kg，同時加入原料總質(zhì)量2. 5%的成型劑及O. 1%的油酸，累計的球磨時間為96小時,球磨到點后的料衆(zhòng)采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥,干燥出口溫度90°C，干燥時間120分鐘，得到的噴霧干燥混合粒料的松裝密度為3. 4g/cm3,流動性為36秒/50g，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝為脫成型劑溫度30°C _500°C，時間380分鐘，載氣流量40升/分；燒結(jié)溫度1420°C，載氣壓力5. 5MPa，保溫時間60分鐘。燒結(jié)后的物理機械性能及金相組織結(jié)構(gòu)為密度14. 42g/cm3 ;硬度HRA91. 5 ;強度 TRS 2380MPa ;金相A02 BOO COO EOO。用這種稀土硬質(zhì)合金材料制成SNMG 120404-MF刀具，切削40Cr鋼，切削速度260m/min ;切深2. 5mm ;進(jìn)給量0. 25mm/r,切削壽命35min,后刀面磨損《O. 2mm,月牙掛磨損《O. 23mm。實施例3、將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按照WC粉85. 5% ;鈷粉6% ；TiCN 3% ;鉭鈮固溶體5% ；La-Co :0. 5%的比例配料后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機(原料的純度均大于99. 5%，平均粒度小于3.0 μ m)，球磨機的轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分鐘，球磨的球料比為4 1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，液固比為300ml/kg，同時加入原料總質(zhì)量2. 5%的成型劑及O. 1%的油酸，累計的球磨時間為96小時,球磨到點后的料衆(zhòng)采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥,干燥出口溫度90°C，干燥時間120分鐘，得到的噴霧干燥混合粒料的松裝密度為3. 3g/cm3,流動性為36秒/50g，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝為脫成型劑溫度30°C _500°C，時間380分鐘，載氣流量40升/分；燒結(jié)溫度1420°C，載氣壓力5. 5MPa，保溫時間60分鐘。燒結(jié)后的物理機械性能及金相組織結(jié)構(gòu)為密度14. 58g/cm3 ;硬度HRA91. 7 ;強度 TRS 2320MPa ;金相A02 B02 COO EOO。用這種稀土硬質(zhì)合金材料制成CNMG120408-MD刀具，切削40Cr鋼，切削速度250m/min ;切深2. 3mm ;進(jìn)給量0. 24mm/r,切削壽命33min,后刀面磨損《O. 2mm,月牙掛磨損《O. 25mm。實施例4、將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)按照WC粉81% ;鈷粉8% ；TiCN4% ;鉭鈮固溶體6% ；La-Co :1%的比例配料后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機(原料的純度均大于99. 5%，平均粒度小于3.0 μ m)，球磨機的轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分鐘，球磨的球料比為4 1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，液固比為300ml/kg，同時加入原料總質(zhì)量2. 5%的成型劑及O. I %的油酸，累計的球磨時間為96小時,球磨到點后的料衆(zhòng)采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥,干燥出口溫度90°C，干燥時間120分鐘，得到的噴霧干燥混合粒料的松裝密度為3. 2g/cm3，流動性為38秒/50g，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝為脫成型劑溫度30°C -500°C，時間380分鐘，載氣流量40升/分；燒結(jié)溫度1420°C，載氣壓力5. 5MPa，保溫時間60分鐘。、
燒結(jié)后的物理機械性能及金相組織結(jié)構(gòu)為密度14. 36g/cm3 ;硬度HRA91. 5 ;強度 TRS 2380MPa ;金相A02 BOO COO EOO。用這種稀土硬質(zhì)合金材料制成SNMG120404-MF刀具，切削40Cr鋼，切削速度280m/min ;切深2. 7mm ;進(jìn)給量0. 28mm/r,切削壽命32min,后刀面磨損《O. 2mm,月牙掛磨損《O. 23mm。權(quán)利要求
1.一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體，其特征在于它將81-86. 8%的WC粉末、6-8%的鈷粉、3-4%的TiCN、4-6%的鉭鈮固溶體(TaC NbC = 6 4)和O. 2-1%的稀土進(jìn)行配比后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機,球磨機的轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分鐘，球磨的球料比為5-11 1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，液固比為280-330ml/kg，同時加入原料總質(zhì)量4.0-4. 5%的成型劑及O. 5-1. 0%的表面活化劑，累計的球磨時間為72-120小時，球磨到點后的料漿采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥，干燥溫度80°C -100°C,干燥時間100-160分鐘，得到的噴霧干燥混合粒料的松裝密度為2. 0-3. 3g/cm3，流動性為30-50秒/50g，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工藝為脫成型劑溫度300C -500。。，時間360- 480分鐘，載氣流量15-60升/分；燒結(jié)溫度1410。。-1460。。，載氣壓力4· 0-6. OMPa，保溫時間40-70分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體，其特征在于所述的WC粉末總碳為6. 1-6. 15%, Fsss粒度《3. Oum。碳化鉭和或碳化銀粉可以單一加入也可以固溶體加入，但總計的加入比例在4-6%，而且TaC NbC約為6 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體，其特征在于所述的鈷粉原料的純度均大于99. 5%，平均粒度I. Ομπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體，其特征在于所述的稀土 -Co合金原料中，稀土含量不能過高，防止成分偏析；粉末不能過細(xì)，防止抗氧化能力變差。
全文摘要
一種添加稀土的硬質(zhì)合金涂層基體，它涉及稀土硬質(zhì)合金工藝技術(shù)領(lǐng)域。它將81-86.8％的WC粉末、6-8％的鈷粉、3-4％的TiCN、4-6％的鉭鈮固溶體(TaC∶NbC＝6∶4)和0.2-1％的稀土進(jìn)行配比后加入用硬質(zhì)合金做研磨體的滾動球磨機，同時加入原料總質(zhì)量4.0-4.5％的成型劑及0.5-1.0％的表面活化劑，累計的球磨時間為72-120小時，球磨到點后的料漿采用噴霧干燥進(jìn)行霧化干燥，將達(dá)到該要求的噴霧粒料通過精密壓機成型在壓力燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。它以稀土-鈷中間合金粉末的形態(tài)加入，既能保證稀土在硬質(zhì)合金中得分散均勻性，又能有效防止稀土氧化，達(dá)到稀土凈化界面，強化合金的目的。
文檔編號C22C1/05GK102644001SQ20121006078
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者劉風(fēng)光, 李克林 申請人:成都邦普合金材料有限公司