专利名称：一种截齿硬质合金刀头的原位冶金制备方法
技术领域：
本发明属于采矿刀具制备技术领域，尤其涉及采掘机镐型截齿硬质合金刀头的制
备方法。
背景技术：
采掘机镐形截齿是采矿、采煤、筑路等工程机械的主要易损件，工作条件恶劣，消 耗量很大。镐型截齿是用中碳合金钢作齿体，在齿体头部的盲孔内钎焊锥头柱状钴结碳化 钨硬质合金刀头制作而成，其主要生产工艺流程为钴粉制备一碳化钨粉制备(先用钨粉 与碳粉混合后在碳管炉中通氢或真空1400 160(TC下合成，然后筛分出适合于采矿应用 的粗晶碳化钨)一钴粉与碳化钨粉球磨混粉IO小时)一混合粉末压制成形一高温烧 结(随钴含量不同在1380 149(TC之间在保护气氛下热等静压烧结)一硬质合金柱外圆 磨削一硬质合金喷丸及煮钎剂溶液一截齿齿头钻盲孔一盲孔精镗并清洗一孔内铜钎焊硬 质合金(900 95(TC)—截齿整体调质热处理。该工艺生产的硬质合金质量强烈依赖于碳 化钨粉质量及与钴粉的混合均匀度、型坯压实度、烧结方式、烧结温度和烧结时间等工艺参 数，其中任何一个工艺参数控制不严格，都会十分敏感地影响到硬质合金的强度，而随后的 钎焊与调质热处理又会加剧硬质合金刀头和铜钎焊缝内部裂纹的增生与扩展，导致了下列
常见的质量事故(1)、刀头过早脱落(原因刀头周边的碳钢齿体快速磨损，而铜钎焊缝的 强度又不足以支撑刀头)；(2)、刀头破碎(原因硬质合金内部的疏松及显微裂纹在铜钎焊 及调质热处理时增生并扩展)。上述缺陷导致了大量贵重的钴和碳化钨材料损耗浪费，同时 造成了频繁更换刀具的停产损失。 目前尚未有一种完全解决上述工艺缺陷的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服前述截齿生产技术的缺陷，提出一种原位冶金方法在截齿 齿头盲孔内直接制备硬质合金刀头的生产方法。 本发明的生产工艺流程为按比例配制钨粉、碳粉、以及铁基合金粉的钨基合金粉 末一截齿齿头钻盲孔一孔内原位冶金硬质合金一磨制刀尖一截齿整体调质热处理。
图1是截齿齿头盲孔内原位冶金制备硬质合金刀头过程的剖面示意图。
1-截齿齿头，2-齿头盲孔，3-放电管，4-钨基合金粉末，5-电弧，6-硬质合金。
图2是原位冶金法制备的硬质合金经王水深度腐蚀后的扫描电镜照片。
具体实施例方式
结合图1图2再对本发明的实施方式和效果作进一步说明。 (1)、按比例配制钨粉、碳粉、以及铁基合金粉的钨基合金粉末4，混合比例范围按重量百分数分别为钨粉80 90% ，碳粉3 8% ，铁粉1 5% ，镍粉1 5% ，铬粉1 5%，钴粉1 3%。 (2)、在截齿齿头1的盲孔2内原位冶金硬质合金6时，首先将用石墨或合金等导 电材料制成的放电管3接通直流电源的正极，截齿齿头1接通直流电源的负极，将放电管3 缓缓下降至齿头盲孔2的底部接触引燃电弧5，同时从放电管3的顶部送入钨基合金粉末 4，这时粉末和放电管下端口部分在电弧5的高温下迅速熔化，滴入下方的熔池中顺序凝固 形成与盲孔壁呈冶金结合状态的硬质合金柱。冷却后沿硬质合金柱中心用线切割切割成剖 面，磨光并用王水深度腐蚀后用扫描电镜拍照得图2照片，可见有大量未被腐蚀的形状呈 规则三角形和矩形颗粒，经X射线衍射表征为WC及W2C相，颗粒上有明显的晶粒生长台阶， 说明WC颗粒是从溶解进熔池中的W和C反应生成并原位生长的。在本发明中WC颗粒的生 长取决于熔体中W和C原子的连续供给，所以增加溶入熔体的W、C含量、提高熔池的温度以 及延长保温时间都将有助于WC颗粒的长大，生长出适合于采矿应用的粗晶WC颗粒，而本发 明能够提供上述的生长环境和条件。生长出的高硬度高耐磨WC和W2C颗粒被铁基合金相 包围粘合，形成了高强韧硬质合金。 (3)、在截齿头部磨制出刀尖形状，再对截齿整体进行调质热处理，即可获得整体 强韧性高，硬质合金刀头结合牢固的截齿。 本发明的积极效果是大大简化了截齿生产工艺流程，显著縮短了生产时间与生 产能耗。井下采煤试验结果表明，无刀头脱落现象发生，硬质合金刀头利用率由原来的50% 左右提高到90%以上，使用寿命相应提高，节约了大量的贵重金属。
权利要求
一种截齿硬质合金刀头的原位冶金制备方法，其实施步骤是按比例配制钨粉、碳粉、以及铁基合金粉的钨基合金粉末→截齿齿头钻盲孔→孔内原位冶金硬质合金→磨制刀尖→截齿整体调质热处理。
2. 如权利要求1所述方法，其特征是钨基合金粉末中钨粉、碳粉和铁基合金粉的混合比例范围按重量百分数分别为钨粉80 90 % ，碳粉3 8 % ，铁粉1 5 % ，镍粉1 5 % ， 铬粉1 5%，钴粉1 3%。
3. 如权利要求1和2所述方法，其特征是截齿齿头盲孔内原位冶金硬质合金按照以下 工序进行生产首先将用石墨或合金等导电材料制成的放电管接通直流电源的正极，截齿 齿头接通直流电源的负极，将放电管缓缓下降至齿头盲孔的底部接触引燃电弧，同时从放 电管的顶部送入钨基合金粉末，直到盲孔充满合金液体。
全文摘要
一种截齿硬质合金刀头的原位冶金制备方法，其实施步骤是在截齿齿头钻盲孔，将用石墨或合金等导电材料制成的放电管接通直流电源的正极，截齿齿头接通直流电源的负极，将放电管缓缓下降至齿头盲孔的底部接触引燃电弧，同时从放电管的顶部送入钨基合金粉末，待盲孔充满并凝固冷却后，在截齿头部磨制出刀尖形状，再对截齿整体进行调质热处理。
文档编号B22F5/08GK101693295SQ20091020529
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者李惠东, 李惠琪, 李扬 申请人:山东科技大学;