专利名称：利用废硬质合金破碎料生产含铬硬质合金的方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金领域中含铬(Cr)硬质合金的生产方法，特别是一种利用废硬质合金回收处理后的破碎粉料为原料，生产含铬硬质合金的方法。
背景技术：
在专利号为95111985·0、发明名称为《含铬硬质合金》的专利文献中公开了一种以碳化钨(WC)为硬质相，以占10～25wt％的镍、钴、铬为粘结相的含铬硬质合金，其生产方法将单纯体系的原料粉WC与镍、钴、铬按给出的比例配料、湿磨混合、压坯后高温烧结即成。该含铬硬质合金虽然具有生产工艺简单、流程短等特点；但却因为Cr三游离态存在，因而在烧结过程中极易产生偏析、形成Cr的化学物(脆性相)，因而合金的抗弯强度和冲击韧性显著降低，只适合用于生产诸如轧辊类耐热和耐腐蚀零部件，而不能用于生产切削刀片等；此外，由于采用单纯体系的原料WC及Co、Ni、Cr，还存在原料成本高等弊病。而在专利号为03150161·3、发明名称为《一种耐高温抗粘着碳化钨基硬质合金的钴基粘结相材料》的专利文献；公开了一种适合用于生产加工不锈钢、高温合金及某些有色合金等难加工材料的刀片用碳化钨基硬质合金的制造方法，特别是所用钴基粘结相材料。该专利技术是首先采用Co、Cr、Ni、W、Al、Mn、Fe配料后，经感应电炉熔制成Co基高温母合金块，再经高压水雾化的方法将其制成一定粒度的Co基高温合金粉；然后将该合金粉与原料WC按比例、湿磨混合制成混合粉，再经掺胶、压坯、预烧结、高温烧结，从而制得含Cr的硬质合金。该技术虽然有效解决了Cr在烧结过程中的偏析问题并可用于生产加工不锈钢类难加工钢件。但却存在生产工艺复杂、设备投资及操作控制难度大；其二，作为粘结相的母合金成份太杂且其中含有多种为解决切削时防粘着、起边界润滑作用、但却严重影响刀片韧性及抗弯强度的诸如Mn、Al、稀土氧化物等，从而大大缩小了切削刀片的应用范围；其三，在硬质合金生产中对C的平衡要求极高，合金成份中元素数量增加，特别是易烧损元素量的增加对合金中C的平衡控制难度加大；其四，Co基母合金粉末粒度太粗(45～300μm)，与硬质合金生产所要求的Co粉粒度(1.0～1.2μm)相差太大，尚需经65～96小时强化球磨，不但影响生产率，其纯度亦将受到影响等缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术存在的弊病，研究设计一种利用废硬质合金破碎料生产含铬硬质合金的方法，以提高硬质合金制品的综合物理、机械性能、扩大其应用范围，减化工艺流程、降低生产成本、节约资源等目的。
本发明的解决方案是采用回收处理的符合工业生产标准的废硬质合金破碎粉为原料、按比例加入Cr粉，经湿磨混合、干燥后掺胶、压制成小坯块，再经烧结制得含Co+Ni-Cr固熔体预合金块，然后再将其粉碎成细粉，还原处理制得含Co+Ni-Cr固熔体的预合金复合粉；再以该复合粉为原料根据拟生产制品的要求添加Co或WC进行配料，湿磨混合、掺胶、压坯，最后经烧结即制得所要求的含Cr硬质合金制品；本发明即以此实现其目的。因此，本发明方法包括A、配制混合料将按拟配制粉料重量98.0～99.5wt％的工业用废硬质合金破碎料及0.5～2.0wt％的Cr粉湿磨混合24～48小时、湿磨料经过滤、干燥后掺胶制得预合金混合料，待用；B、制预合金块将上述待用的混合料压制成小坯块，然后送入烧结炉内在真空或氢气保护及1400～1500℃温度下烧结6-11小时，得含(Co+Ni)-Cr固熔体的预合金块；C、制复合粉将所得预合金块除去表面杂质后破碎成粒度≤5.0mm的颗粒，然后经二次湿磨至粒度为-300～-600目粉末；再送入还原炉在H2保护及550～800℃温度下还原处理至粉料的含O2率≤0.25％，随炉冷却后即得含(Co+Ni)-Cr固熔体的复合粉；测定其化学成份后待用；D、配料、烧结将上述复合粉置于球磨机内，根据其化学成份中(Co+Ni)的含量、添加Co或WC或不同成份含量的废硬质合金破碎料，将其含量调整至拟生产制品所要求的(Co+Ni)量，再经24～72小时湿磨混合、干燥、掺胶、压坯，最后送入烧结炉在真空或氢气保护及1400～1530℃温度下烧结8～12小时，随炉冷却后即得含Cr硬质合金目的物。
上述经二级湿磨至粒度为-300～-600目粉末，第一次采用球径φ20～50mm、球料比4∶1湿磨至粒度为-100～-200目粗粉；第二次采用球径φ10～15mm、球料比4∶1湿磨至粒度-300～-600目。
本发明由于首先将Cr粉掺入作为原料粉的废硬质合金破碎料内，烧结成预合金使(Co+Ni)-Cr形成固溶体，然后将其破碎至粒度为-300～-600目预合金复合粉，再经配料、球磨混合、压坯、烧结等，使Cr在硬质合金体内的分布易于均匀化、不产生脆性相，从而获得抗弯和冲击韧性高、抗氧化性强、抗粘着性能好，其硬度可较常规同牌号硬质合金高1.0HRA、适合于生产多种能加工各类难加工材料的刀具等的硬质合金制品，且生产流程相对较短，合金成份易于控制，用回收处理后的废硬质合金破粹料作原料既节约资源，又可使原料成本下降40～50％；因而具有合金体中Cr分布均匀，综合物理、机械性能高，工艺流程短且易控制，原料及生产成本低，制品适用范围广、节约W资源等特点。
具体实施例方式
1本实施方式以生产牌号为TH8的滚刀为例A、配制预合金混合料将196.4kg废硬质合金破粹料(含WC92.8wt％、Co+Ni7.2wt％、粒度＜-300目)及Cr粉3.6kg置于球磨机内湿磨混合40小时，经过滤后送入真空干燥箱干燥后掺入15.2kg浓度为11wt％的汽油丁钠橡胶溶液、混合后制得预合金混合粉料；B、制预合金块将混合粉压制成10×4×5mm(长×宽×厚)小方块后送入真空炉内，在1450℃温度下烧结10小时得预合金块；C、制复合粉首先将预合金块用合金锤人工将其破碎成粒度≤5mm的碎块，然后送入球磨机、第一次湿磨至-160目粗粉后(球径φ20～50mm，球料比4∶1)，将料浆送入第二级球磨机进行第二次湿磨至粒度＜-300目；经过滤、干燥、装舟送入还原炉内，在氢气保护及650℃温度下还原处理至含O2率≤0.20％、随炉冷却后，即得含(Co+Ni)-Cr固溶体的预合金复合粉，其中Co+Ni7.07％、Cr1.8％，其余为WC；D、配料、烧结将所得预合金复合粉置于球磨机内，加入2.02kg的Co粉，湿磨混合48小时，经过滤、真空干燥后加入16kg浓度为11wt％丁钠橡胶溶液混合均匀后压制成滚刀坯件，最后将该坯件送入真空烧结炉内在1480℃温度下烧结9.5小时，随炉冷却，即制得含Cr硬质合金滚刀制品。
经检测Co8.0％、Cr1.78％、其余为WC；物理、机械性能硬度≥91.5HRA、抗弯强度≥1800N/mm2、密度14.3～14.5g/cm3、WC平均晶粒度0.6～0.8μm，孔隙度≤AO4、≤BO4、≤CO4，断面脏化率≤25％。
具体实施例方式
2本实施方式以生产TH6刀片为例A、仍采用与方法1成份相同的废硬质合金破碎料197kg与Cr粉3.0kg湿磨36小时，过滤、干燥后掺胶制得预合金混合粉；B、工序制预合金块及C工序制复合粉均与实施方式1相同，所得复合粉成份Co+Ni0.709％、Cr1.5％、余量为WC；C、向所得复合粉中加入36.4kgWC粉、湿磨混合，其余工艺均与实施方式1同；所得刀片制品含Cr1.27％，Co+Ni6.0％，余量为WC；其物理机械性能硬度≥92.5KRA、抗弯强度≥1600N/mm2、密度14.5～14.7g/cm3，其余与实施方式1同。
具体实施例方式
3本实施例以生产牌号为TH7的刀片为例A、将成份含量与实施方式1相同的破碎料198kg及Cr粉2kg置于球磨机内，其余工序与方式1同；B、C工序及参数亦与方式1相同；所得复合粉含Co+Ni7.13％、Cr1.0％，其余量为WC；C、将上述所得复合粉连同含Co+Ni为6.0％、WC94.0％的废硬质合金破碎料25.6kg湿磨混合，其余工序与方式1相同。
所得刀片制品含Co+Ni7.0％、Cr0.89％、其余为WC；其物理机构性能硬度≥92.0KRA、抗弯强度≥1700N/mm2、密度14.4～14.6g/cm3，其余与实施方式1同。
权利要求
1.利用废硬质合金破碎料生产含铬硬质合金的方法，该方法包括A、配制混合料将按拟配制粉料重量98.0～99.5wt％的工业用废硬质合金破碎料及0.5～2.0wt％的Cr粉湿磨混合24～48小时，湿磨料经过滤、干燥后掺胶制得预合金混合料，待用；B、制预合金块将上述待用的混合料压制成小坯块，然后送入烧结炉内在真空或氢气保护及1400～1500℃温度下烧结6～11小时，得含(Co+Ni)-Cr固溶体的预合金块；C、制复合粉将所得预合金块除去表面杂质后破碎成粒度≤5.0mm的颗粒，然后经二次湿磨至粒度为-300～-600目粉末；再送入还原炉在H2保护及550～800℃温度下还原处理至粉料的含O2率≤0.25％，随炉冷却即得含(Co+Ni)-Cr固溶体的复合粉，测定其化学成份后待用；D、配料、烧结将上述复合料置于球磨机内，根据其化学成份中(Co+Ni)的含量、添加Co或WC或不同成份含量的废硬质合金破碎料，将其含量调整至拟生产制品所要求的(Co+Ni)量、再经24～72小时湿磨混合、干燥、掺胶、压坯，最后送入烧结炉在真空或氢气保护及1400～1530℃温度下烧结8～12小时，随炉冷却即得含Cr硬质合金目的物。
2.按权利要求1所述生产含Cr硬质合金的方法；其特征在于所述经二次湿磨至粒度为-300～-600目粉末，第一次采用球径φ20～50mm、球料比4∶1湿磨至粒度为-100～-200目粗粉；第二次采用球径φ10～15mm、球料比4∶1湿磨至粒度-300～-600目。
全文摘要
本发明属于用废硬质合金破碎料生产含铬硬质合金的方法。包括配制混合料，制预合金块，制预合金复合料，配料、烧结等工序。本发明因首先将Cr掺入原料粉中烧结成含Co+Ni－Cr固溶体的合金、进而制得其复合粉；再以该复合粉为原料、添加Co或WC或不同成分的原料粉破碎料、以达到制品的成分要求，最后再经压坯、烧结。所得含Cr硬质合金制品具有Cr在合金体内分布均匀、不产生脆性相，抗弯、冲击韧性、抗氧化性、抗粘着性等综合物理、机械性能好、硬度高，生产成本低、工艺流程较短且易控制，制品适用范围广且节约W资源等特点。克服了背景技术或合金体内Cr易偏析、综合机械性能差；或成分及生产工艺复杂、设备投资及生产控制难度大等弊病。
文档编号B22F9/02GK1786230SQ20051002218
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者罗达成, 何跃进 申请人:自贡市天恒合金应用技术有限公司