專利名稱：一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金，具體涉及一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法。
背景技術(shù)：
多功能鉆頭硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬碳化物微米級粉末為主要成分，以鈷或鎳、鑰為粘合劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。多功能鉆頭硬質(zhì)合金是一種高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨的材料，在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，多功能鉆頭硬質(zhì)合金材料的制造關(guān)鍵工序是硬質(zhì)合金混合料的生產(chǎn)制造。傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金的制造方法存在粉末缺陷消除困難、混合不均、混合效率低下、最終產(chǎn)品存在粗大晶粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是多功能鉆頭硬質(zhì)合金晶粒粗大，提供一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作(I)將硬質(zhì)相粉末加入氣流粉碎機(jī)中，進(jìn)行2 6次粉碎，粉碎時(shí)間為O. 4 3. 5小時(shí)，然后粒度分級處理，制成粒度范圍為O. 4 30 μ m的硬質(zhì)相粉末；(2)將步驟⑴中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，以硬質(zhì)相粉末的重量為基準(zhǔn)，加入I 35%的粘接金屬粉末、O. 01 5%的微量元素粉末、25 45%的研磨介質(zhì)、O. 01 2%的分散劑、I 8%的成型劑,進(jìn)行2 5次攪拌研磨,攪拌研磨時(shí)間為O. 5 8小時(shí),形成料漿，然后過濾、在50°C 250°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是20 200目，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒；(3)將步驟(2)中的多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1350°C 1500°C的條件下燒結(jié)，然后保溫30 150分鐘，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。所述步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末為鎢、碳化鎢、氮化鎢、鑰、氮化鑰、袒、碳化袒、氮化袒、鈮、碳化鈮、氮化鈮、鈦、碳化鈦、氮化鈦中的任意一種或至少兩種。所述硬質(zhì)相粉末的平均粒度為O. 8 25 μ m。所述步驟(I)中氣流粉碎機(jī)的氣體為N2、Ar、空氣中的任意一種或至少兩種，氣流壓力為O. 6 12MPa。所述步驟(2)中的粘接金屬粉末為鎳、鐵、鈷中的任意一種；研磨介質(zhì)為乙醇、己烷、庚烷、丙酮或水中的任意一種；分散劑為油酸、硬脂酸中的一種；成型劑為石蠟、聚乙二醇中的任意一種。所述步驟(2)攪拌球磨機(jī)的攪拌軸轉(zhuǎn)速為70 3500r/min。所述步驟⑵攪拌球磨機(jī)的研磨直徑為2 8mm,研磨球與硬質(zhì)相粉末的重量比為3 10 : I。
本發(fā)明選用高壓氣流噴射破碎和分級為工藝的開始，然后選用高速高能攪拌混合機(jī)替代現(xiàn)有的滾動(dòng)球磨、低速攪拌球磨機(jī)；通過高能機(jī)組，完成強(qiáng)力破碎、分級、均勻混合、整形的功能，再通過噴霧制粒、各類壓制、燒結(jié)工藝，完成多功能鉆頭硬質(zhì)合金產(chǎn)品的生產(chǎn)。本發(fā)明中主要設(shè)備高壓氣流噴射和混合機(jī)組、高速攪拌球磨機(jī)組；(I)高壓N2 (無塵空氣、其他單一或混合氣體)設(shè)備、高耐磨噴嘴2 5個(gè)、帶高硬度涂層(Mo、W或Mo、W混合物)的容器、帶冷卻夾套的攪拌桶、粉末循環(huán)機(jī)組、震動(dòng)電機(jī)、電器控制、氣流分級機(jī)組等部分組成。由于采用高壓氣流，帶動(dòng)硬質(zhì)相(WC、TaC等金屬或者金屬碳化物或氮化物)高速運(yùn)動(dòng)，物料流相互交叉沖擊，最后再?zèng)_擊到堅(jiān)硬的球形上，硬質(zhì)相通過氣流加速到極高的速度(100 500m/s)，單顆粒子具備極高的動(dòng)能，氣流束通過特殊的噴嘴形狀和角度，進(jìn)行交 叉碰撞、摩擦、剪切，達(dá)到粉末粒子自破碎效果，尤其是對存在內(nèi)部缺陷的硬質(zhì)相顆粒，其破碎效果尤其突出。再通過物料循環(huán)機(jī)組，使硬質(zhì)相(WC、TaC等金屬或者金屬碳化物或氮化物)物料反復(fù)I 5次進(jìn)行上述處理，從而達(dá)到充分破碎、去除缺陷的目的。最后通過氣流分級機(jī)組，通過調(diào)整各級參數(shù)，從而達(dá)到分級出用戶需要的粉末(粉末粒度范圍O. 4 30 μ m)。(2)高速攪拌球磨機(jī)帶冷卻夾套的攪拌桶、攪拌主軸、帶耐磨保護(hù)攪拌桿、桶蓋、電機(jī)、電器控制部分。由于采用高速攪拌球磨機(jī)(150 500r/min)由主軸主動(dòng)帶動(dòng)研磨球高速運(yùn)動(dòng),研磨球之間也存在速度差，再加之特殊的物料運(yùn)動(dòng)，所以研磨球和攪拌桿一起對多組分多功能鉆頭硬質(zhì)合金粉料進(jìn)行沖擊破碎、高效混合、粉末整形等作用；其速度和能量高是現(xiàn)有滾動(dòng)球磨或攪拌球磨機(jī)的30 150倍左右，可以大幅度地縮短生產(chǎn)周期。再通過物料循環(huán)機(jī)組，使物料各組分進(jìn)行循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行上述處理，從而達(dá)到充分破碎、去除缺陷的目的。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過高能破碎與氣流分級的方法，將有內(nèi)在缺陷的硬質(zhì)合金粉末進(jìn)行強(qiáng)力破碎，再進(jìn)行粉末整形，從而賦予WC等硬質(zhì)相表面高能量，從而達(dá)到減少硬質(zhì)相粉末的缺陷，提高粉末能量；再通過高速高效的混合整形，達(dá)到各組更均勻混合，提高粉體外形一致性，從而達(dá)到合金組織晶粒大小均勻，晶粒形狀一致性好，無細(xì)化和特粗大顆粒，并且粒度集中、無內(nèi)部缺陷，最終達(dá)到提高多功能鉆頭硬質(zhì)合金材料的性能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作(I)將1200g平均粒度2. O μ m的碳化鎢粉末加入氣流粉碎機(jī)中，經(jīng)過高壓氣流粉碎機(jī)的N2氣壓2MPa，進(jìn)行2次粉碎，粉碎時(shí)間為O. 4小時(shí)，同時(shí)完成粉末分級處理，制成粒度范圍為O. 4 2. O μ m的硬質(zhì)相粉末；(2)將步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，再加入60g平均粒度為
1.2 μ m的鈷粉末，2g碳化鈦粉末、O. 24g油酸、24g聚乙二醇，400g乙醇作為研磨介質(zhì)，攪拌速度500r/min，填充系數(shù)O. 65、研磨直徑D4，研磨球的質(zhì)量是7200g，進(jìn)行攪拌研磨，研磨
2.O小時(shí)，形成料漿，然后過濾、在50°C 250°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是20目，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒；
(3)將步驟(2)中的多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1400°C的條件下燒結(jié)，然后保溫I小時(shí)，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。經(jīng)過檢測，硬質(zhì)相平均晶粒尺寸為I. 2 μ m，晶粒均勻，晶粒形狀一致性好，無粗大顆粒。實(shí)施例2一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作(I)將1200g平均粒度25 μ m的氮化鑰粉末加入氣流粉碎機(jī)中，經(jīng)過高壓氣流粉碎機(jī)，氣體為N2和空氣的混合氣體，氣壓O. 6MPa，進(jìn)行2次粉碎，粉碎時(shí)間為O. 5小時(shí)，同時(shí)完成粒度分級處理，制成粒度范圍為5 25 μ m的硬質(zhì)相粉末；(2)將步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，再加入12g平均粒度為 I. 2 μ m的鐵粉末，60g碳化I凡粉末、24g油酸、12g聚乙二醇,300g己燒作為研磨介質(zhì),攪拌速度為70r/min，填充系數(shù)O. 65，研磨直徑D4，研磨球重量3600g，進(jìn)行攪拌研磨，研磨O. 5小時(shí)，形成料漿，然后過濾、在50 250°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是140目，制成硬質(zhì)合金混合料粒；(3)將步驟(2)中的多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1350°C的條件下燒結(jié)，然后保溫O. 5小時(shí)，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。經(jīng)過檢測，硬質(zhì)相平均晶粒尺寸為5. O μ m，晶粒均勻，晶粒形狀一致性好，無粗大顆粒。實(shí)施例3一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作(I)將1200g平均顆粒O. 8 μ m的鈮粉末加入氣流粉碎機(jī)中，經(jīng)過高壓氣流粉碎機(jī)的空氣氣壓3MPa，進(jìn)行2次粉碎，粉碎時(shí)間為I小時(shí)，同時(shí)完成粒度分級處理，制成粒度范圍為O. 4 O. 8 μ m的硬質(zhì)相粉末；(2)將步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，再加入150g平均粒度為I. 2 μ m的鈷粉末和150g平均粒度I. 2 μ m鎳粉末，20g碳化鉻粉末、Ig硬脂酸、50g石蠟，400g庚烷作為研磨介質(zhì)，攪拌速度為500r/min，填充系數(shù)O. 65，研磨直徑D4，研磨球重量5000g，進(jìn)行攪拌研磨，研磨2. O小時(shí)，形成料漿，然后過濾、在150°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是120目，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒；(3)將步驟(2)中的硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1400°C的條件下燒結(jié)，然后保溫60分鐘，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。經(jīng)過檢測，硬質(zhì)相平均晶粒尺寸為O. 6 μ m，晶粒均勻，晶粒形狀一致性好，無粗大顆粒。實(shí)施例4一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作(I)將1200g平均顆粒5.0μπι的碳化鈦粉末加入氣流粉碎機(jī)中，經(jīng)過高壓氣流粉碎機(jī)的N2氣壓lOMPa，進(jìn)行3次粉碎，粉碎時(shí)間為2小時(shí)，同時(shí)完成粉末分級處理，制成粒度范圍為O. 4 I. O μ m的硬質(zhì)相粉末；(2)將步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，再加入12g平均粒度為I. O μ m的鈷粉末，O. 12g碳化鉻粉末、O. 12g油酸、12g聚乙二醇，300g水作為研磨介質(zhì)，攪拌速度為80r/min，填充系數(shù)O. 65，研磨直徑D4，研磨球重量7200g，進(jìn)行攪拌研磨，研磨2. O小時(shí)，形成料漿，然后過濾、在120°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是160目，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒；(3)將步驟(2)中的多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1350°C的條件下燒結(jié)，然后保溫100分鐘，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。經(jīng)過檢測，硬質(zhì)相平均晶粒尺寸為I. 2 μ m，晶粒均勻，晶粒形狀一致性好，無粗大顆粒。 實(shí)施例5一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作(I)將600g平均顆粒2. O μ m的氮化鈦粉末和600g平均顆粒2. O μ m的鈦粉末加入氣流粉碎機(jī)中，經(jīng)過高壓氣流粉碎機(jī)Ar氣壓8MPa，進(jìn)行5次粉碎，粉碎時(shí)間為3. 5小時(shí)，同時(shí)完成粒度分級處理，制成粒度范圍為10 15 μ m的硬質(zhì)相粉末；(2)將步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，再加入540g平均粒度為I. 2 μ m的鎳粉末，18g碳化釩粉末、2g硬脂酸、20g聚乙二醇，480g丙酮作為研磨介質(zhì)，攪拌速度為800r/min，填充系數(shù)O. 65，研磨直徑D4，研磨球重量6000g，進(jìn)行攪拌研磨，研磨8小時(shí)，形成料漿，然后過濾、在100°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是60目，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒；(3)將步驟(2)中的多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1380°C的條件下燒結(jié)，然后保溫50分鐘，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。經(jīng)過檢測，硬質(zhì)相平均晶粒尺寸為I. Ομπι，晶粒均勻，晶粒形狀一致性好，無粗大顆粒。實(shí)施例6一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作(I)將1200g平均顆粒25 μ m的氮化鑰粉末加入氣流粉碎機(jī)中，經(jīng)過高壓氣流粉碎機(jī)隊(duì)氣壓8MPa，進(jìn)行2次粉碎，粉碎時(shí)間為I. 5小時(shí)，同時(shí)完成粒度分級處理，制成粒度范圍為25 30 μ m的硬質(zhì)相粉末；(2)將步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，再加入200g平均粒度為I. 2 μ m的鐵粉末，IOg碳化鑰;粉末、6g硬脂酸、80g聚乙二醇,450g乙醇作為研磨介質(zhì),攪拌速度為3000r/min，填充系數(shù)O. 65，研磨直徑D4，研磨球重量4800g，進(jìn)行攪拌研磨,研磨6小時(shí)，形成料漿，然后過濾、在80°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是180目，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒；(3)將步驟(2)中的多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1350°C的條件下燒結(jié)，然后保溫120分鐘，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。經(jīng)過檢測，硬質(zhì)相平均晶粒尺寸為5. O μ m，晶粒均勻，晶粒形狀一致性好，無粗大顆粒。
權(quán)利要求
1.ー種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于，它按下述步驟操作 (1)將硬質(zhì)相粉末加入氣流粉碎機(jī)中，進(jìn)行2 6次粉碎，粉碎時(shí)間為0.4 3. 5小吋，然后粒度分級處理，制成粒度范圍為0. 4 30 ii m的硬質(zhì)相粉末； (2)將步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末加入攪拌球磨機(jī)中，以硬質(zhì)相粉末的重量為基準(zhǔn)，加入I 35%的粘接金屬粉末、0. 01 5%的微量元素粉末、25 45%的研磨介質(zhì)、0. 01 2%的分散劑、I 8%的成型劑,進(jìn)行2 5次攪拌研磨,攪拌研磨時(shí)間為0. 5 8小時(shí),形成料漿，然后過濾、在50°C 250°C的條件下干燥、過篩，篩的目數(shù)是20 200目，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒； (3)將步驟(2)中的多功能鉆頭硬質(zhì)合金混合料粒通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，在1350°C 1500°C的條件下燒結(jié)，然后保溫30 150分鐘，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于所述步驟(I)中的硬質(zhì)相粉末為鎢、碳化鎢、氮化鎢、鑰、氮化鑰、袒、碳化袒、氮化袒、鈮、碳化鈮、氮化鈮、鈦、碳化鈦、氮化鈦中的任意ー種或至少兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于所述硬質(zhì)相粉末的平均粒度為0. 8 25 ii m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于所述步驟(I)中氣流粉碎機(jī)的氣體為N2、Ar、空氣中的任意一種或至少兩種，氣流壓カ為0. 6 12MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于所述步驟(2)中的粘接金屬粉末為鎳、鐵、鈷中的任意ー種；研磨介質(zhì)為こ醇、己烷、庚烷、丙酮或水中的任意ー種；分散劑為油酸、硬脂酸中的ー種；成型劑為石蠟、聚こニ醇中的任意ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于所述步驟(2)攪拌球磨機(jī)的攪拌軸轉(zhuǎn)速為70 3500r/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能鉆頭硬質(zhì)合金的制造方法，它按下述步驟操作將硬質(zhì)相粉末加入氣流粉碎機(jī)中，進(jìn)行粉碎，然后進(jìn)入攪拌球磨機(jī)中攪拌研磨，形成料漿，經(jīng)過濾、干燥、過篩，最后通過模壓、擠壓、注塑進(jìn)行成型處理，制成多功能鉆頭硬質(zhì)合金。本發(fā)明通過高能破碎與氣流分級的方法，將有內(nèi)在缺陷的硬質(zhì)合金粉末進(jìn)行強(qiáng)力破碎，再進(jìn)行粉末整形，從而賦予硬質(zhì)相表面高能量，從而達(dá)到減少硬質(zhì)相粉末的缺陷，提高粉末能量；再通過高速高效的混合整形，達(dá)到各組分更均勻混合，提高粉末外形一致性，從而達(dá)到合金組織晶粒粒度大小均勻，晶粒形狀一致性好，無細(xì)化和特粗大顆粒，并且粒度集中、無內(nèi)部缺陷，最終達(dá)到提高多功能鉆頭硬質(zhì)合金材料的性能。
文檔編號C22C1/05GK102650006SQ201210096849
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者林國華 申請人:湖南奇力工具有限公司