本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金材料及其制造方法，特別是TiC基輕質(zhì)硬質(zhì)合金材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
TiC基硬質(zhì)合金的硬度非常高，有很高的耐磨性，摩擦系數(shù)也小，具有較高的抗氧化能力、較高的耐熱性和較好的化學(xué)穩(wěn)定性。但是它的抗塑性變形能力、抗脆性破損能力、導(dǎo)熱性等均較差，抗磨料磨損性能也較低。因此其應(yīng)用不如WC基硬質(zhì)合金面廣量大。盡管Ti(C,N)基硬質(zhì)合金用作刀具材料，適合對(duì)鑄鐵、普通鋼、高硬度鋼進(jìn)行高速切削和干式切削，在某些加工場(chǎng)合性能優(yōu)于一般硬質(zhì)合金刀具，但是刀具使用壽命任然難以和硬質(zhì)合金刀具相當(dāng)，尤其是TiC基硬質(zhì)合金刀具的耐磨性和使用壽命不理想。
中國(guó)專(zhuān)利CN103774024A公開(kāi)了一種輕質(zhì)高強(qiáng)度硬質(zhì)合金材料及其制造方法，各組成成分重量百分比為Co 4～5％、TiC 46～51％、TaC 2.5～3.5％、NbC 1～1.2％、MoC 9～10％、Ni 9～10％、Si3N4 0.3～0.5％、ZrC2 1.4～1.8％、WC 19～22％。其提高了刀具使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的任務(wù)在于提供了一種輕質(zhì)高強(qiáng)度硬質(zhì)合金材料，進(jìn)一步提高采用此材料制成的刀具的使用壽命。本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)在于提供這種輕質(zhì)高強(qiáng)度硬質(zhì)合金材料的制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的，一種輕質(zhì)高強(qiáng)度硬質(zhì)合金材料，其特征在于，各組成成分重量百分比為Co 4～5％、TiC 46～51％、TaC 2.5～3.5％、NbC 1～1.2％、MoC 9～10％、Ni 9～10％、Si3N4 0.3～0.5％、Sc 0.05～0.1％、WC 19～24％。
優(yōu)選的，各組成成分重量百分比為Co 5％、TiC 50.44％、TaC 3％、NbC 1％、MoC 10％、Ni 10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.06％、WC 20％。
一種輕質(zhì)高強(qiáng)度硬質(zhì)合金材料的制造方法，包括以下工藝步驟：將各組成成分原料混合后濕磨、干燥處理、添加成型劑擠壓成型、真空脫蠟燒結(jié)，其特征在于，所述燒結(jié)時(shí)，真空爐溫度等速升溫，并在真空爐溫度分別達(dá)到240～250℃、540～550℃、840～850℃以及1200～1250℃時(shí)保溫20～30min，在真空爐溫度達(dá)到1400～1450℃時(shí)經(jīng)過(guò)50～60min降溫至1320～1350℃后保溫10～20min，繼續(xù)經(jīng)過(guò)20～30min降溫至1260～1280℃后加熱至1480～1500℃保溫70～80min，隨后自然冷卻。
優(yōu)選的，所述成型劑為聚乙二醇。
本發(fā)明的輕質(zhì)高強(qiáng)度硬質(zhì)合金材料可用于制作切削金屬及合金材料的刀具，具有較好的耐磨性和紅硬性，刀具使用壽命提高25％以上。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1：
將滿足重量百分比為Co 5％、TiC 50.44％、TaC 3％、NbC 1％、MoC 10％、Ni 10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.06％、WC 20％的各組分原料充分的混合后，進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行濕式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型劑通過(guò)擠壓機(jī)擠壓成型；然后進(jìn)入真空爐內(nèi)脫蠟處理，并以等速升溫方式逐漸加熱至1400℃，其中當(dāng)爐內(nèi)溫度分別達(dá)到240℃、540℃、840℃和1200℃時(shí)保溫20min，即加熱至240℃時(shí)保溫20min然后繼續(xù)加熱至540℃保溫20min再加熱至840℃保溫20min，再加熱至1200℃保溫20min加熱至1400℃。當(dāng)爐溫達(dá)到1400℃后，停止加熱，經(jīng)過(guò)50min冷卻降溫至1320℃后保溫10min，繼續(xù)經(jīng)過(guò)30min降溫至1265℃后重新加熱至1480℃保溫50min后自然冷卻得到棒材。加工成所需刀具后進(jìn)行測(cè)試，加工不銹鋼材料，切削加工進(jìn)刀深度4mm，單邊50μm，刀具壽命為加工距離為55.7m。
實(shí)施例2：
將滿足重量百分比為Co 5％、TiC 46％、TaC 3.5％、NbC 1.2％、MoC 10％、Ni 10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.05％、WC 23.75％的各組分原料充分的混合后，進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行濕式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型劑通過(guò)擠壓機(jī)擠壓成型；然后進(jìn)入真空爐內(nèi)脫蠟處理，并以等速升溫方式逐漸加熱至1450℃，其中當(dāng)爐內(nèi)溫度分別達(dá)到250℃、550℃、850℃和1250℃時(shí)保溫30min，即加熱至250℃時(shí)保溫30min然后繼續(xù)加熱至550℃保溫30min再加熱至850℃保溫30min，再加熱至1250℃保溫30min加熱至1450℃。當(dāng)爐溫達(dá)到1450℃后，停止加熱，經(jīng)過(guò)60min冷卻降溫至1350℃后保溫15min，繼續(xù)經(jīng)過(guò)30min降溫至1270℃后重新加熱至1500℃保溫60min后自然冷卻得到棒材。加工成所需刀具后進(jìn)行測(cè)試，加工不銹鋼材料，切削加工進(jìn)刀深度4mm，單邊50μm，刀具壽命為加工距離為54.5m。
實(shí)施例3：
將滿足重量百分比為Co 4.9％、TiC 51％、TaC 3.5％、NbC 1.2％、MoC 10％、Ni 10％、Si3N4 0.3％、Sc 0.1％、WC 19％的各組分原料充分的混合后，進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行濕式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型劑通過(guò)擠壓機(jī)擠壓成型；然后進(jìn)入真空爐內(nèi)脫蠟處理，并以等速升溫方式逐漸加熱至1450℃，其中當(dāng)爐內(nèi)溫度分別達(dá)到245℃、545℃、845℃和1200℃時(shí)保溫25min，即加熱至245℃時(shí)保溫25min然后繼續(xù)加熱至545℃保溫25min再加熱至845℃保溫25min，再加熱至1200℃保溫25min加熱至1450℃。當(dāng)爐溫達(dá)到1450℃后，停止加熱，經(jīng)過(guò)55min冷卻降溫至1330℃后保溫20min，繼續(xù)經(jīng)過(guò)20min降溫至1270℃后重新加熱至1480℃保溫55min后自然冷卻得到棒材。加工成所需刀具后進(jìn)行測(cè)試，加工不銹鋼材料，切削加工進(jìn)刀深度4mm，單邊50μm，刀具壽命為加工距離為54.9m。
實(shí)施例4：
將滿足重量百分比為Co 4％、TiC 48.82％、TaC 2.7％、NbC 1％、MoC 10％、Ni 9％、Si3N4 0.4％、Sc 0.08％、WC 24％的各組分原料充分的混合后，進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行濕式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型劑通過(guò)擠壓機(jī)擠壓成型；然后進(jìn)入真空爐內(nèi)脫蠟處理，并以等速升溫方式逐漸加熱至1430℃，其中當(dāng)爐內(nèi)溫度分別達(dá)到240℃、540℃、840℃和1200℃時(shí)保溫30min，即加熱至240℃時(shí)保溫30min然后繼續(xù)加熱至540℃保溫30min再加熱至840℃保溫30min，再加熱至1250℃保溫30min加熱至1430℃。當(dāng)爐溫達(dá)到1430℃后，停止加熱，經(jīng)過(guò)50min冷卻降溫至1320℃后保溫15min，繼續(xù)經(jīng)過(guò)25min降溫至1280℃后重新加熱至1480℃保溫55min后自然冷卻得到棒材。加工成所需刀具后進(jìn)行測(cè)試，加工不銹鋼材料，切削加工進(jìn)刀深度4mm，單邊50μm，刀具壽命為加工距離為54m。
實(shí)施例5：
將滿足重量百分比為Co 5％、TiC 48.5％、TaC 2.5％、NbC 1％、MoC 9％、Ni 10％、Si3N4 0.5％、Sc 0.05％、WC 23.45％的各組分原料充分的混合后，進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行濕式研磨；干燥研磨后的混合料，添加聚乙二醇成型劑通過(guò)擠壓機(jī)擠壓成型；然后進(jìn)入真空爐內(nèi)脫蠟處理，并以等速升溫方式逐漸加熱至1400℃，其中當(dāng)爐內(nèi)溫度分別達(dá)到240℃、540℃、840℃和1200℃時(shí)保溫20min，即加熱至240℃時(shí)保溫20min然后繼續(xù)加熱至540℃保溫20min再加熱至840℃保溫20min，再加熱至1200℃保溫20min加熱至1400℃。當(dāng)爐溫達(dá)到1400℃后，停止加熱，經(jīng)過(guò)60min冷卻降溫至1340℃后保溫10min，繼續(xù)經(jīng)過(guò)20min降溫至1260℃后重新加熱至1500℃保溫60min后自然冷卻得到棒材。加工成所需刀具后進(jìn)行測(cè)試，加工不銹鋼材料，切削加工進(jìn)刀深度4mm，單邊50μm，刀具壽命為加工距離為55.1m。