稀土改性WC—Co類硬質(zhì)合金刀具材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為稀土改性WC—Co類硬質(zhì)合金刀具材料，解決巳有材料性能不穩(wěn)定，硬度和抗彎強度偏低，紅硬性也比較差，不能加工不銹鋼的問題。各組分重量百分比為：8~10%Co，0.3~1%超細VC，稀土添加劑為Ru，Re中的一種，添加量為0.1~1%，88—91.5%WC。將原材料按配方配料后，通過濕磨、加成型劑、干燥、制粒、壓制成型、燒結制備出稀土改性硬質(zhì)合金刀具材料，本發(fā)明具有高強度，高硬度，具有優(yōu)良的綜合性能，可廣泛適用于葉片及不銹鋼的粗銑加工。
【專利說明】稀土改性WC—Co類硬質(zhì)合金刀具材料
[0001]【技術領域】:
本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金刀具材料領域，特別涉及稀土改性WC — Co類硬質(zhì)合金刀具材料及制備方法。
[0002]【背景技術】:
WC — Co類硬質(zhì)合金比其它硬質(zhì)合金具有較高的硬度、韌性及優(yōu)良的耐磨性，被應用于金屬切削加工、金屬成形工具、礦山鉆探以及耐磨部件等方面，但是硬質(zhì)合金通常硬度、強度和韌性之間的組合難搭配合理。將某些稀土元素以一定方式微量添加到傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金中，可有效地優(yōu)化組織提高機械性能，不僅能夠強化硬質(zhì)相、強化粘接相、使合金具有較高的強度，同時還能提高塑性相比例、凈化晶界且細化晶粒從而提高韌性。從國內(nèi)外的研究來看，稀土添加形式主要有氧化物、純粉末、氫化物、氮化物、稀土一鈷中間合金粉末、碳化物以及鹽等。而從添加方法來看，主要有濕磨時直接加入、摻雜法和共沉淀法等，濕磨時加入會使稀土粉末不均勻分布和氧化，影響稀土的作用，但是工藝簡單。而用共沉淀法與摻雜法基本上可以使分散性和氧化性的問題得到解決，但是工藝流程比較復雜，成本較高。
[0003]傳統(tǒng)硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝的球磨介質(zhì)為酒精，生產(chǎn)過程中易造成氧化，不利于稀土金屬元素的加入；而且成型劑摻入方式是采用球磨干燥后再用機械方式摻入，易造成成型劑分布不均，影響合金的質(zhì)量穩(wěn)定性。傳統(tǒng)工藝方法生產(chǎn)的WC — 8%Co合金材料，硬度為HRA89，抗彎強度1500MPa，其抗彎強度偏低，紅硬性也比較差，只能用于有色金屬和木材纖維的加工。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種合金的質(zhì)量穩(wěn)定性好，硬度高，抗彎強度高，紅硬性好，可做為不銹鋼葉片粗銑加工的刀具的稀土改性WC — Co類硬質(zhì)合金刀具材料。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
稀土改性WC — Co類硬質(zhì)合金刀具材料，其特征在于由如下重量百分比的組分制成: 8~10%Co，0.3~1%小于0.5微米的VC, 0.1~1%金屬粉末釕Ru，錸Re中的一種，88—91.5%WC。
[0006]其制備方法包括如下步驟:
(1)將各組分混合料經(jīng)過球磨濕磨、加成型劑、干燥、制粒:
球磨介質(zhì)為汽油與Φ8的YG8硬質(zhì)合金球，兩者的液固比為30(T500ml/Kg，硬質(zhì)合金球與各組分混合料比為3~5，球磨機轉速為40~50r/min,球磨時間為48~60小時；成型劑為硬質(zhì)合金成型劑SD，添加量為重量百分比2~3%，
(2)將粒料壓制成型，經(jīng)預脫成型劑處理后，加壓燒結方式制得成品:
脫除成型劑的燒結溫度為40(T500°C，保溫時間為120分鐘，隨后繼續(xù)升溫至600—800°C保溫60分鐘，隨爐冷卻完成成型劑的脫出，合金制品的最終燒結在加壓真空爐內(nèi)完成，最終燒溫度為140(Tl450°C，保溫60— 90分鐘，保溫結束后加入4一6MP的氬氣再在1400°C保溫30分鐘，隨后關掉加熱電源通入氬氣在18 — 22分鐘將爐溫由1400°C快速降到900°C，實現(xiàn)快冷處理，之后隨爐冷卻，當爐溫降至室溫時出成品。[0007]本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低，本發(fā)明的HRA: 91，抗彎強度3000Mpa— 3500Mpa，制成的刀具沖擊韌性優(yōu)異，刀具的耐磨性優(yōu)良，適合不銹鋼葉片的粗加工、不銹鋼葉片的半精加工和精加工。
[0008]【具體實施方式】:
以下結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明不限于以下實施例。
[0009]在下列實施例中，所涉及到的組分含量百分比和分數(shù)，除特別說明外，均為重量百分比和重量分數(shù)。
[0010]實施例1
本發(fā)明的目的是制備出具有高硬度、高強度，可做為不銹鋼葉片粗銑加工的刀具材料。
[0011]本發(fā)明采取以下技術方案:9%Co，0.3%超細VC，0.3%Ru，其余為WC ；
稀土改性WC — Co類硬質(zhì)合金刀具材料制備方法包括如下步驟:
(1)將上述混合料經(jīng)過濕磨、加成型劑、干燥、制粒得壓制成型料:
球磨介質(zhì)為汽油與Φ8的 YG8硬質(zhì)合金球。汽油可防止稀土氧化，液固比為500ml/Kg ；Φ8的YG8硬質(zhì)合金球不會造成混合料污染,使球磨更均勻，球料比為5: I。球磨機轉速為45r/min，球磨時間為55小時；
成型劑為硬質(zhì)合金成型劑SD，其溶于汽油，能均勻分布在混合料中，添加量為3%，能保證良好的壓制效果；
(2)將上述粒料壓制成型，經(jīng)預脫脂處理+加壓燒結方式制得成品。
[0012]脫除成型劑的燒結溫度為500°C，終燒溫度為1450°C，保溫80分鐘后加入6MP的氬氣再在1400°C下保溫30分鐘，然后采用快冷處理技術冷卻燒結好的合金制品，制備出性能優(yōu)異的硬質(zhì)合金產(chǎn)品。制備出HRA: 91，抗彎強度3000MPa的合金材料，沖擊韌性優(yōu)異，適合不銹鋼葉片的粗加工。
[0013]實施例2
本發(fā)明采取以下技術方案:10%Co，0.3%超細VC，0.l%Ru，其余為WC ；
稀土改性WC — Co類硬質(zhì)合金刀具材料制備方法包括如下步驟:
(1)將上述混合料經(jīng)過濕磨、加成型劑、干燥、制粒得壓制成型料:
球磨介質(zhì)為汽油與Φ8的YG8硬質(zhì)合金球。汽油可防止稀土氧化，液固比為450ml/Kg ；Φ8的YG8硬質(zhì)合金球不會造成混合料污染,使球磨更均勻，球料比為4: I。球磨機轉速為40r/min,球磨時間為45小時；
成型劑為硬質(zhì)合金成型劑SD，其溶于汽油，能均勻分布在混合料中，添加量為2.5%，能保證良好的壓制效果；
(2)將上述粒料壓制成型，經(jīng)預脫脂處理+加壓燒結方式制得成品。
[0014]脫除成型劑的燒結溫度為400°C，終燒溫度為1400°C，保溫70分鐘后加入5MP的氬氣再在1400°C下保溫30分鐘，然后采用快冷處理技術冷卻燒結好的合金制品，制備出性能優(yōu)異的硬質(zhì)合金產(chǎn)品。制備出HAR: 91.5，抗彎強度為350010^的新型硬質(zhì)合金材料，刀具的耐磨性優(yōu)良，適合于不銹葉片的半精加工和精加工。
[0015]實施例3
本實施例配方:9%Co，90%WC，0.5%超細VC，0.5%Ru。將上述混合原材料加入滾筒式球磨機中進行濕磨，球磨介質(zhì)為汽油與Φ8的YG8硬質(zhì)合金球,液固比為300ml/Kg,球料比為3: I。球磨機轉速為40r/min，球磨時間為48小時；球磨到點后，加入3%的硬質(zhì)合金成型劑SD，再球磨2小時后，出料，真空烘干，制粒。將粒料壓制成型，置于真空爐內(nèi)脫除成型劑，燒結溫度為600°C，再將制品放入低壓爐內(nèi)加壓燒結，終燒溫度為1400°C，保溫60分鐘后加入4MP的氬氣再在1400°C保溫30分鐘，然后釆用快冷處理技術處理燒結過的制品。燒結出的成品抗彎強度為3200Mpa，洛氏硬度(HRA)為91。
[0016]實施例4
本實施例配方:10%Co，89.4%WC, 0.3%超細VC，0.3%Re。將上述混合原材料加入滾筒式球磨機中進行濕磨，球磨介質(zhì)為汽油與φ8的YG8硬質(zhì)合金球,液固比為500ml/Kg,球料比為5:1。球磨機轉速為50r/min,球磨時間為60小時；球磨到點后,加入3%的硬質(zhì)合金成型劑SD，再球磨4小時后，出料，真空烘干，制粒。將粒料壓制成型，置于真空爐內(nèi)脫除成型齊U，燒結溫度為800°C，再將制品放入低壓爐內(nèi)加壓燒結，終燒溫度為1450°C，保溫90分鐘后加入6MP的氬氣再在1400°C保溫30分鐘，然后釆用快冷處理技術處理燒結過的制品。燒結出的成品抗彎強度為3600Mpa，洛氏硬度(HRA)為91。
【權利要求】
1.稀土改性WC— Co類硬質(zhì)合金刀具材料，其特征在于由如下重量百分比的組分制成: 8?10%鈷Co，0.3?1%小于0.5微米的碳化釩VC，0.廣1%金屬粉末釕Ru，錸Re中的一種，88—91.5% 碳化鎢 WC。
2.如權利要求1所述的稀土改性WC— Co類硬質(zhì)合金刀具材料，其特征在于其制備方法包括如下步驟: (1)將各組分混合料經(jīng)過球磨濕磨、加成型劑、干燥、制粒: 球磨介質(zhì)為汽油與Φ8的YG8硬質(zhì)合金球，兩者的液固比為30(T500ml/Kg ;硬質(zhì)合金球與各組分混合料比為3?5，球磨機轉速為40?50r/min,球磨時間為48?60小時；成型劑為硬質(zhì)合金成型劑SD，添加量為重量百分比2?3。/。， (2)將粒料壓制成型，經(jīng)預脫成型劑處理后，加壓燒結方式制得成品: 脫除成型劑的燒結溫度為40(T500°C，保溫時間為120分鐘，隨后繼續(xù)升溫至600—800°C保溫60分鐘，隨爐冷卻完成成型劑的脫出，合金制品的最終燒結在加壓真空爐內(nèi)完成，最終燒溫度為140(Tl450°C，保溫60— 90分鐘，保溫結束后加入4一6MP的氬氣再在1400°C保溫30分鐘，隨后關掉加熱電源通入氬氣在18 — 20分鐘將爐溫由1400°C快速降到900°C，實現(xiàn)快冷處理，之后隨爐冷卻，當爐溫降至室溫時出成品。
【文檔編號】B22F1/00GK103464741SQ201310401973
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】張平, 馮燕 申請人:成都工具研究所有限公司