專利名稱：一種高硬度超細硬質(zhì)合金及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于合金材料制造工藝技術(shù)領域，具體地說，是一種高硬度超細硬質(zhì)合金及其制造方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金是由難熔金屬盒粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。具有硬度高、耐磨、強度和韌性好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，其被廣泛用作刀具材料。目前國內(nèi)在金屬切削半精加工和精加工所用的刀具一般為YT和YW系列硬質(zhì)合金刀具，加入的 TiC能提高刀具的硬度及紅硬性，但是TiC會使合金的韌性偏低，不利于加工脆性材料和切削有沖擊的領域，同時普通YT類硬質(zhì)合金的晶粒較粗，制得的刀具刃口不夠鋒利，不能制造高精度的零部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)越的硬度和良好韌性的高硬度超細硬質(zhì)合金，提供一種新的復合硬質(zhì)合金配方；本發(fā)明的另一目的是提供一種制造高硬度超細硬質(zhì)合金的工藝方法。為達到上述目的，本發(fā)明所采用的方案如下
一種高硬度超細硬質(zhì)合金，其要點是該合金采用超細碳化物WC作為硬質(zhì)相，以 Co作為粘結(jié)相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC 90-90. 4%, Co 8%, VC :0. 2 0. 6%, NbC :0. 6%, TaC :0. 8%。為了使本發(fā)明具有更加優(yōu)越的硬度和良好韌性，上述WC的晶粒度選擇為0. 4 μ m， 所述Co的晶粒度選擇為1. 42 μ m。一種高硬度超細硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于包括如下步驟
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按300 400ml/kg加入純度 99. 99%的無水乙醇作為球磨介質(zhì)，先球磨20 48小時，然后在加入粘結(jié)相Co，再球磨時間 60 80小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網(wǎng)過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度80 120 0C ；
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網(wǎng)，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網(wǎng)待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結(jié)將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結(jié)一體爐中燒結(jié)；
(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質(zhì)合金。作為優(yōu)選步驟(1)中在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比3:1 6:1。作為優(yōu)選其特征在于步驟(5)中燒結(jié)過程分為三個燒結(jié)階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結(jié)階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結(jié)階段溫度為1400°C，保溫1.證。作為優(yōu)選將制得的高硬度超細硬質(zhì)合金進行性能測試，根據(jù)GB3851-83測試硬質(zhì)合金的抗彎強度，從而得到抗彎強度為1500 1700MPa ；根據(jù)GB7887-87測試硬質(zhì)合金的維氏硬度，從而得到維氏硬度為2000 2100 HV30 ；根據(jù)GB3488-83標準檢測硬質(zhì)合金的顯微組織，從而得到硬質(zhì)合金的晶粒度為380 MOnm。本發(fā)明的顯著效果是由于選用了細WC粉以及采用適量的VC、NbC和TaC做晶粒長大抑制劑，細化了合金的晶粒，降低合金的空隙度，并提高了合金中面心立方Co的含量， 可使得硬質(zhì)合金中WC的平均晶粒度達390 540nm，硬質(zhì)合金的硬度HV3tl達2000 2100， 硬質(zhì)合金的抗彎強度MPa 1500 1700 ；加入的NbC能提高合金的高溫硬度與高溫強度， 同時在切削過程中提高合金與鋼的粘結(jié)溫度，減緩合金成分向鋼中擴散，提高刀具使用壽命。本發(fā)明的合金晶粒細小，具有高溫硬度與強度，并且具有良好的抗磨損性能，可用作精加工刀具的合金材料。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖2是本發(fā)明高硬度超細硬質(zhì)合金的微觀結(jié)構(gòu)組織圖； 圖3是普通硬質(zhì)合金的微觀結(jié)構(gòu)組織圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1
如圖ι所示，一種高硬度超細硬質(zhì)合金，該合金采用超細碳化物WC作為硬質(zhì)相，以Co 作為粘結(jié)相，以vc、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC :90%， Co 8%, VC 0. 6%，NbC 0. 6%, TaC:0. 8% ；其中所述WC的晶粒度為0. 4 μ m,所述Co的晶粒度為 L 42 μ m0上述高硬度超細硬質(zhì)合金采用如下步驟制得
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按300ml/kg加入純度99.99% 的無水乙醇作為球磨介質(zhì)，在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比3:1，先球磨20小時，然后在加入粘結(jié)相Co，再球磨時間60小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網(wǎng)過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度 IOO0C ；
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網(wǎng)，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網(wǎng)待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結(jié)將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結(jié)一體爐中燒結(jié)，燒結(jié)過程分為三個燒結(jié)階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結(jié)階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結(jié)階段溫度為1400°C，保溫1.釙。(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質(zhì)合金。對制得的高硬度超細硬質(zhì)合金進行性能檢測，根據(jù)GB3851-83測試硬質(zhì)合金的抗彎強度，其值為1500MPa ；根據(jù)GB7887-87測試硬質(zhì)合金的韋氏硬度，其值為2000 HV30 ；根據(jù)GB3488-83標準硬質(zhì)合金的顯微組織，其晶粒度為540nm。實施例2:
如圖1所示，一種高硬度超細硬質(zhì)合金，該合金采用超細碳化物WC作為硬質(zhì)相，以 Co作為粘結(jié)相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC 90. 2%, Co 8%, VC 0. 4%, NbC :0. 6%, TaC :0. 8% ；其中所述 WC 的晶粒度為 0. 4 μ m,所述 Co 的晶粒度為1.42ym0上述高硬度超細硬質(zhì)合金采用如下步驟制得
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按;350ml/kg加入純度99.99% 的無水乙醇作為球磨介質(zhì)，在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比4. 7:1，先球磨34小時，然后在加入粘結(jié)相Co，再球磨時間72小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網(wǎng)過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度80°C;
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網(wǎng)，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網(wǎng)待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結(jié)將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結(jié)一體爐中燒結(jié)，燒結(jié)過程分為三個燒結(jié)階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結(jié)階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結(jié)階段溫度為1400°C，保溫1.釙。(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質(zhì)合金。對制得的高硬度超細硬質(zhì)合金進行性能檢測，根據(jù)GB3851-83測試硬質(zhì)合金的抗彎強度，其值為1600MPa ；根據(jù)GB7887-87測試硬質(zhì)合金的韋氏硬度，其值為2068 HV30 ； 根據(jù)GB3488-83標準硬質(zhì)合金的顯微組織，其晶粒度為380nm。本實施例2中的高硬度超細硬質(zhì)合金與普通硬質(zhì)合金微觀結(jié)構(gòu)組織對比分別見圖2和圖3 在本發(fā)明中通過添加0. 4%VC+0. 6%NbC+0. 8%TaC后，VC、NbC和TaC能有效的降低合金的平均晶粒尺寸，從而提高合金的硬度、抗磨損性能。實施例3
如圖ι所示，一種高硬度超細硬質(zhì)合金，該合金采用超細碳化物WC作為硬質(zhì)相，以Co 作為粘結(jié)相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC :90. 4%， Co 8%, VC 0. 2%，NbC 0. 6%，TaC:0. 8% ；其中所述WC的晶粒度為0. 4 μ m,所述Co的晶粒度為 L 42 μ m0上述高硬度超細硬質(zhì)合金采用如下步驟制得
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按400ml/kg加入純度99. 99%的無水乙醇作為球磨介質(zhì)，在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比6:1，先球磨48小時，然后在加入粘結(jié)相Co，再球磨時間80小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網(wǎng)過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度 120 0C ；
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網(wǎng)，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網(wǎng)待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結(jié)將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結(jié)一體爐中燒結(jié)，燒結(jié)過程分為三個燒結(jié)階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結(jié)階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結(jié)階段溫度為1400°C，保溫1.釙。(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質(zhì)合金。對制得的高硬度超細硬質(zhì)合金進行性能檢測，根據(jù)GB3851-83測試硬質(zhì)合金的抗彎強度，其值為1700MPa ；根據(jù)GB7887-87測試硬質(zhì)合金的韋氏硬度，其值為2100 HV30 ； 根據(jù)GB3488-83標準硬質(zhì)合金的顯微組織，其晶粒度為460nm。本發(fā)明中加入的抑制劑VC、NbC和TaC不同比例是所測得的硬度和抗彎強度如下表所示
權(quán)利要求
1.一種高硬度超細硬質(zhì)合金，其特征在于該合金采用超細碳化物WC作為硬質(zhì)相，以 Co作為粘結(jié)相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC :90-90. 4%, Co 8%, VC :0. 2 0. 6%, NbC :0. 6%, TaC :0. 8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度超細硬質(zhì)合金，其特征在于所述WC的晶粒度為0. 4 μ m，所述Co的晶粒度為1. 42 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度超細硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于包括如下步驟(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按300 400ml/kg加入純度 99. 99%的無水乙醇作為球磨介質(zhì)，先球磨20 48小時，然后在加入粘結(jié)相Co，再球磨時間 60 80小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網(wǎng)過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度80 120 0C ；(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網(wǎng)，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網(wǎng)待用；(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；(5)燒結(jié)將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結(jié)一體爐中燒結(jié)；(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質(zhì)合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高硬度超細硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于步驟(1) 中在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比3:1 6:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高硬度超細硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于步驟(5) 中燒結(jié)過程分為三個燒結(jié)階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結(jié)階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結(jié)階段溫度為1400°C，保溫1.證。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高硬度超細硬質(zhì)合金的制造方法，其特征在于制得的高硬度超細硬質(zhì)合金的硬度為2000 2100 HV30 ；抗彎強度為1500 1700MPa，晶粒度為380 540nm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高硬度超細硬質(zhì)合金及其制造方法，該合金采用超細碳化物WC作為硬質(zhì)相，以Co作為粘結(jié)相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC90-90.4%，Co8%，VC0.2～0.6%，NbC0.6%，TaC0.8%；所述高硬度超細硬質(zhì)合金的制造方法包括如下步驟濕磨、干燥、摻膠、壓制、燒結(jié)、冷卻。采用上述制造方法得到的高硬度超細硬質(zhì)合金晶粒細小，具有高溫硬度與強度，并且具有良好的抗磨損性能，可用作精加工刀具的合金材料。
文檔編號C22C1/04GK102383020SQ20111036177
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者姜愛民, 蔣顯全 申請人:重慶市科學技術(shù)研究院