專利名稱：一種硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金 材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒ā?br> 背景技術(shù)：
廣泛應(yīng)用于水泥熟料、水泥生料、礦渣、鋼渣、鐵礦石、化工等粉磨領(lǐng)域的輥壓機(或稱高壓輥磨機、擠壓磨、輥壓磨)，是國際80年代中期發(fā)展起來的新型水泥節(jié)能粉磨設(shè)備，具有替代能耗高、效率低球磨機預粉磨系統(tǒng)，可使球磨機系統(tǒng)產(chǎn)量提高30—50%，取得了明顯的增產(chǎn)節(jié)能效果。為了提高輥壓機輥面的耐磨性和抗沖擊性能要求，其輥面采用的是鑲嵌硬質(zhì)合金柱釘?shù)姆椒?，但常?guī)的硬質(zhì)合金柱釘所選用的硬質(zhì)合金牌號為高鈷、細顆粒碳化鎢硬質(zhì)合金，雖然較以往輥面所采用的堆焊耐磨層性能有較大的改善，但由于由于高鈷牌號的硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝中，鈷相均勻的分布一直是生產(chǎn)中控制的難點與重點，容易產(chǎn)生鈷聚集或WC聚集等合金缺陷，通過延長球磨時間可以改善晶粒聚集現(xiàn)象，但又會出現(xiàn)碳化鎢晶粒細化，在燒結(jié)中形成不均勻長大組織缺陷，抗沖擊性能不強的現(xiàn)象。而輥壓機使用工作環(huán)境和工況較惡劣，柱釘?shù)哪湍バ院涂箾_擊性仍然無法滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有具有混晶結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品，以及這種硬質(zhì)合金產(chǎn)品的制備方法，所制作的硬質(zhì)合金產(chǎn)品應(yīng)用于輥壓機，具有高的耐磨性和抗沖擊性。為了解決以上問題，本發(fā)明的制備方法包括配料、濕磨、干燥制粒、壓制成型、燒結(jié)工序步驟，所述配料工序wc粉與Co粉的質(zhì)量百分比為(85-90) (10 15);所述WC粉由粗、中粗兩種顆粒度的WC粉組成，WC粉的化合碳在6. 11%-6. 13%，總碳在6. 14%-6. 16%，且粗顆粒WC粉的粒度為(15 19) u m，球磨系數(shù)值在3. 9-4. 5KA/m;中粗顆粒WC粉的費氏粒度為(10 14) u m,球磨系數(shù)值在4. 8-5. 4KA/m ;粗顆粒WC粉與中粗顆粒WC粉之質(zhì)量比為 40 60。本發(fā)明通過研究和實驗，得到一種混晶結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金制品，即一種中粗顆粒WC與一種粗顆粗WC按比例混合后所形成的非均勻分布的結(jié)構(gòu)。采用這種寬粒度分布的碳化鎢制備具有寬粒度分布的合金，主要作用是使鈷相更加均勻的分布，避免了鈷聚集或WC聚集等合金缺陷。尤其是所采用的碳化鎢均為“三高”碳化鎢(高溫還原，高溫碳化，高化合碳)，WC碳化完全，具有大的亞晶尺寸，基本不含W2C相的單質(zhì)相。通過在中粗顆粒的碳化鶴中慘入一定比例的粗顆粒碳化鶴，最終達到合金中一定碳化鶴的粒度分布，使之含有一定量的發(fā)育良好、沒有缺陷的大晶粒碳化鎢。這種大晶粒碳化鎢能夠促使裂紋擴展過程中方向發(fā)生改變，而這種改變必然消耗能量，從而阻礙了裂解擴展，增強合金斷裂韌性。這種含有粗大晶粒碳化鎢并達到一定比例的合金不僅具有強度高硬度大的特性，而且裂紋輕易不能穿越，從而提高合金的斷裂韌性，所制取的柱釘具有如下性能I.柱釘強度高，耐磨性好，抗沖擊性強。2.與輥壓機輥面配合使用，使用壽命長，工作過種中不易出現(xiàn)柱釘斷裂或破碎等影響輥壓機正常使用的情況。3.與輥面同步磨損，實現(xiàn)輥面的自我修復功能。更進一步的改進是,所述球磨工序中，球磨時間按照如下公式計算
球磨時間=球磨基準時間+[基準矯頑磁力_(粗顆粒WC粉球磨系數(shù)*40%+中粗顆粒WC粉球磨系數(shù)*60%) ] /球磨系數(shù)換算值；
所述球磨基準時間為16小時；所述球磨系數(shù)按照如下公式計算，即球磨系數(shù)=測定的 矯頑磁力X (測定的鈷磁/基準鈷磁)，基準鈷磁為9. 50%。所述粗顆粒WC粉的球磨系數(shù)為3. 9-4. 5 KA/m ;所述中粗顆粒WC粉的球磨系數(shù)為4. 8-5. 4 KA/m。所述基準矯頑磁力分別為5. 5KA/m或6. 5KA/m，對應(yīng)的球磨系數(shù)換算值分別為0. 20KA/m*h或0. 25KA/m*h。在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中，球磨時間與混合料的均勻性、粒度以及最終合金晶粒大小、性能息息相關(guān)。球磨時間過短，致使混合料無法混合均勻，球磨時間過長，粉末的活性增加，合金性能變得難以控制。精確控制混合料球磨時間是獲得較佳的WC粉末粒度分布的重要手段。尤其是本發(fā)明采用的混晶結(jié)構(gòu)的WC，如何在兩種晶粒的WC粉末之間尋求到一個最佳的球磨時間，從而獲得最佳的粉末粒度分布，以提高硬質(zhì)合金物理機械性能，也是本發(fā)明要力求解決的一個問題。硬質(zhì)合金物理機械性能中的矯頑磁力與合金的鈷含量和組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，可以衡量WC平均晶粒度的大?。烩挻攀呛辖鹬心墚a(chǎn)生磁性的鈷的質(zhì)量分數(shù)，與鈷含量和碳含量有著密切的關(guān)系。通過大量的研究和實驗，獲得了本發(fā)明所述的具有混晶結(jié)構(gòu)的WC-Co硬質(zhì)合金中，其矯頑磁力、鈷磁與球磨時間的對應(yīng)關(guān)系，通過上述對應(yīng)關(guān)系,可以計算出每批硬質(zhì)合金混合料的最佳球磨時間為18-24小時?？朔爽F(xiàn)有的硬質(zhì)合金生產(chǎn)中，以費氏粒度來判斷WC粉末粒度的大小不夠準確的現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)中存在著球磨時間與WC粉末粒度(費氏粒度)對應(yīng)，并一經(jīng)確定后球磨時間就統(tǒng)一固定的缺點。由于每批混合料均獲得了最佳的球磨時間，所制備的混合料用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)，性能較佳。說明書附圖

圖I為混合料I制備的樣品放大1500倍金相組織結(jié)構(gòu)圖。圖2為混合料2制備的樣品放大1500倍金相組織結(jié)構(gòu)圖。圖3為混合料3制備的樣品放大1500倍金相組織結(jié)構(gòu)圖。圖4為混合料4制備的樣品放大1500倍金相組織結(jié)構(gòu)圖。圖5為混合料5制備的樣品放大1500倍金相組織結(jié)構(gòu)圖。圖6為混合料6制備的樣品放大1500倍金相組織結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例I
一種適用于碾壓礦石類(巖石硬度系數(shù)f8-15)物料用輥壓機用齒的硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒ǎㄈ缦虏襟E1、測定球磨系數(shù)
分別選擇六批粗顆粒碳化鎢和中粗顆粒碳化鎢，兩種顆粒的碳化鎢的化合碳均為6. 11%，總碳均為6. 16%。其費氏粒度見下表I。表I
將六批粗顆粒碳化鎢和中粗顆粒碳化鎢分別與鈷粉配制成六組各一公斤混合料，每組混合料鈷為IOOg,碳化鶴900g。六組一公斤混合料分別裝入容量一升的小球磨桶。球磨桶內(nèi)研磨球質(zhì)量與混合料質(zhì)量的球料比4:1，混合料質(zhì)量與球磨介質(zhì)己烷體積的固液比3
I(kg/L),研磨球直徑為IOmm,球磨桶轉(zhuǎn)速為90 r/min.球磨時間均為16小時。將混合均勻的六組混合料分別干燥；壓制成Al 18標準試樣；放入真空燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度1450°C。測定每組混合料試樣的物理機械性能，并計算每批碳化鎢的球磨系數(shù)如下表2。其中球磨系數(shù)的計算公式如下
球磨系數(shù)=測定的矯頑磁力X (測定的鈷磁/基準鈷磁)；基準鈷磁的確定，是將本發(fā)明研制過程中多個試樣樣品進行試驗對比后，所確定一個較佳的鈷磁數(shù)值范圍9. 0%-9. 8%，并以數(shù)值范圍的中心值9. 50%作為基準鈷磁值。表2
2、配料將上述的六批碳化鎢與鈷配制成三批混合料，批號分別為1，2，3。按所配混合料的總質(zhì)量計，每批混合料鈷的質(zhì)量百分比為15%，粗顆粒碳化鎢質(zhì)量百分比為34%，中粗顆粒碳化鎢質(zhì)量百分比為51%。每批混合料采用的粗顆粒碳化鎢的費氏粒度(FSSSl)與中粗顆粒碳化鎢的費氏粒度(FSSS2)見表3。表3
3、濕磨將每批混合料分別加入600L可傾式球磨機。裝球量約為2.5噸，轉(zhuǎn)速32r/min，球料比4:1，固液比為3:1 (kg/L)，濕磨介質(zhì)為己烷，成型劑為石蠟，質(zhì)量百分比為混合料質(zhì)量的2%，球磨前以固態(tài)方式加入。球磨時間根據(jù)下述公式確定
球磨時間=球磨基準時間+[基準矯頑磁力-(粗顆粒WC粉球磨系數(shù)*40%+中粗顆粒WC粉球磨系數(shù)*60%) ] /球磨系數(shù)換算值；
球磨基準時間為16小時；基準矯頑磁力為5. 5KA/m,基準矯頑磁力的確定，是將本發(fā)明研制過程中多個試樣樣品進行試驗對比后，所確定一個較佳的矯頑磁力數(shù)值范圍4. 5KA/m -6.5 KA/m，并以數(shù)值范圍的中心值5. 5KA/m作為基準矯頑磁力值。球磨系數(shù)換算值為0. 20KA/m*h。根據(jù)上述計算公式，計算出每批混合料的球磨時間如下表4
權(quán)利要求
1.一種硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒?，包括配料、濕磨、干燥制粒、壓制成型、燒結(jié)工序，其特征在于， 所述配料工序WC粉與Co粉的質(zhì)量百分比為(85-90) (10 15)； 所述WC粉由粗、中粗兩種顆粒度的WC粉組成，WC粉的化合碳在6. 11%-6. 13%，總碳在6. 14-6. 16%，且粗顆粒WC粉的費氏粒度為(15 19) μ m;中粗顆粒WC粉的費氏粒度為(10 14) μ m ;粗顆粒WC粉與中粗顆粒WC粉之質(zhì)量比為40 60。
2.一種如權(quán)利要求I所述的硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，所述濕磨工序的球磨時間按照如下公式計算 球磨時間=球磨基準時間+[基準矯頑磁力-(粗顆粒WC粉球磨系數(shù)*40%+中粗顆粒WC粉球磨系數(shù)*60%) ] /球磨系數(shù)換算值； 其中球磨基準時間為16小時，基準矯頑磁力為5. 5KA/m ;粗顆粒WC粉的球磨系數(shù)值在3.9-4. 5KA/m;中粗顆粒WC粉的球磨系數(shù)值在4. 8-5. 4KA/m ;球磨系數(shù)換算值為O. 20KA/m*h ο
3.—種如權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，所述球磨時間計算公式中的參數(shù)如下 球磨基準時間為16小時，基準矯頑磁力為6. 5KA/m ;粗顆粒WC粉的球磨系數(shù)值在3.9-4. 5KA/m;中粗顆粒WC粉的球磨系數(shù)值在4. 8-5. 4KA/m ;球磨系數(shù)換算值為O. 25KA/m*h ο
4.一種如權(quán)利要求I所述的硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒?，其特征在于，所述濕磨工序參?shù)如下球磨時間為18-21小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金輥面柱釘?shù)闹苽浞椒?，包括配料、濕磨、干燥制粒、壓制成型、燒結(jié)工序，其配料工序中WC粉與Co粉的質(zhì)量百分比為(85-90)∶(10～15)；WC粉由粗、中粗兩種顆粒度的WC粉組成，WC粉的化合碳在6.11%-6.13%，總碳在6.14-6.16%，且粗顆粒WC粉的費氏粒度為(15～19)μm，球磨系數(shù)值在3.9-4.5KA/m;中粗顆粒WC粉的費氏粒度為(10～14)μm，球磨系數(shù)值在4.8-5.4KA/m；粗顆粒WC粉與中粗顆粒WC粉之重量比為40∶60。采用本發(fā)明方法制得的硬質(zhì)合金產(chǎn)品，裝配于輥壓機的輥面，具有高強度、高韌性及優(yōu)良的耐磨性，對輥壓機輥面起到良好的保護作用。
文檔編號B22F9/04GK102699330SQ20121013079
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月30日
發(fā)明者李美波 申請人:自貢硬質(zhì)合金有限責任公司