专利名称：一种硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法
技术领域：
本发明涉及一种器皿的表面防护工艺，特别是一种制作难度大、影响因素多、技术要求严格硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法。
背景技术：
硬质合金是切削刀具、耐磨零件、矿山工具中使用最为广泛的一种材料，因其高硬度、高强度、高耐磨性又被称为“工业的牙齿”。硬质合金的主要生产工艺包括为原材料的制备一一压坯成型一一烧结三大工序。烧结工序是硬质合金生产的最后一道工序是指将硬质合金压坯通过1350-1550摄氏温度的高温反应形成具有高硬度、高强度、高耐磨性的硬质合金。由于烧结过程中温度太高，硬质合金压坯容易与各种普通的接触材料发生化学反应从而引起有产品组织的根本变化进而导致产品质量不合格，硬质合金的型坯烧结舟皿的选择及其防粘结已成为硬质合金生产中的一个难题。目前我们传统的操作方法是在硬质合金的型坯烧结舟皿表面刷一层甚至几层防粘结材料。该粘结材料主要是通过有多种化学试剂和炭黑组成的涂料，基本上每处理一次也就只能够使用一次，一次之后就要刮掉涂料层再次刷新涂料；型坯烧结舟皿的清理以及刷舟工作十分繁琐而且人工刷舟的不均匀性还对产品带来许多的不稳定性因素，这些不稳定性将严重影响产品质量。而且由于该防粘结涂料用到吐温、PEG、正丁醇等有毒有害等挥发性物质，在生产中容易对员工身体造成不同程度的伤害。等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，等离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法，已经在航空航天等高尖端领域得到广泛应用。但是等离子喷涂技术在硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防护方法领域尚属空白。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法，喷涂的防粘结层可有效防止高温下，硬质合金压坯与型坯烧结舟皿的接触材料发生化学反应从而导致产品质量不合格。现有的等离子喷涂应用领域尚未涉及到硬质合金生产，因此也没有现成的工艺适用于喷涂硬质合金的型坯烧结舟皿表面的防粘结层的制作，等离子喷涂的主要参数及喷涂原料需要研究试验、寻求最佳技术方案。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法，包括等离子喷涂设备，其特征在于对预处理后的硬质合金型坯烧结舟皿的表面进行等离子喷涂防粘结层；
[I]等离子喷涂工艺主要参数
运行电流300A-600A 运行电压50V-100V、喷涂主气氩气或者氮气 喷涂次气氢气或者氦气 主气体流量2000ml/min 氢气流量100ml/min 气体压力0. 3MP-O. 5MP 送粉流量200ml-400ml，
喷涂原料氧化锆粉ZrO，
喷涂间距30mm-80mm ；
[2]喷涂原料氧化锆粉ZrO，自然界的氧化锆矿物原料，比重4. 6—4. 7，硬度7. 5，熔点2700°C，氧化锆材料具有高硬度，高强度，高韧性，极高的耐磨性及耐化学腐蚀性的物化性能。等离子喷涂的防粘结层厚度为0. 3—0. 8mm，表面颜色均匀一致，喷涂表面无明显的裂痕和剥落，烧结使用次数10次使用过程中没有出现任何的影响产品质量的问题。所述硬质合金型坯烧结舟皿预处理包括
[1]通过专用喷砂机，采用40—80目氧化铝砂粒、5-8bar的喷砂压力对烧结舟皿表面进行喷砂处理，使舟皿的表面具有一定的粗糖度；
[2]对舟皿进行预热处理，预热温度一般在80-150摄氏度之间主要目的是去除机体表面潮气、改善机体表面活化状态。本发明的有益效果是
I、喷涂的防粘结层可有效防止高温下，硬质合金压坯容易与型坯烧结舟皿的接触材料发生化学反应，从而保证硬质合金的质量稳定性得到了有效地提高。2、喷涂防粘结层的硬质合金型坯烧结舟皿的烧结次数已经达到了 10次以上，这比只能够使用一次的原来传统刷制的涂料层，提高生产效率十余倍；免除了十分繁琐、且对产品带来许多的不稳定性因素的型坯烧结舟皿的清理工作，消除了由于该防粘结涂料用到吐温、PEG、正丁醇等有毒有害等挥发性物质，在生产中容易对员工身体造成不同程度的伤害。明显的改善了硬质合金的生产环境。3、回收再利用、节约资源；对已经达到烧结次数的喷涂防粘结层的硬质合金型坯烧结舟皿，通过表面喷砂处理，剥离留存的氧化锆防粘结层，可供下一次再喷涂防粘结层；由于氧化锆粉是无毒无害的物质，表面喷砂处理时，可以通过收尘系统对氧化锆粉进行分离和收集，转交给氧化锆粉生产厂进一步提纯、生产合格的氧化锆。
具体实施例方式实施例I : 一种硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法，包括等离子喷涂工艺设备对预处理后的硬质合金型坯烧结舟皿的表面进行等离子喷涂防粘结层；
[I]等离子喷涂工艺主要参数
运行电流300A-600A 运行电压50V-100V 喷涂主气氩气或者氮气 喷涂次气氢气或者氦气、主气体流量2000ml/min 氢气流量100ml/min 气体压力0. 3MP-O. 5MP 送粉流量200ml-400ml，
喷涂原料氧化锆粉ZrO，
喷涂间距30mm-80mm ；
[2]喷涂原料氧化锆粉ZrO，自然界的氧化锆矿物原料，比重4. 6—4. 7，硬度7. 5，熔点2700°C，氧化锆材料具有高硬度，高强度，高韧性，极高的耐磨性及耐化学腐蚀性的物化性能。等离子喷涂的防粘结层厚度为0. 5mm偏差正负0. 1mm，表面颜色均匀一致，喷涂层与舟皿机体粘结牢固喷涂表面无明显的裂痕和剥落，烧结使用次数10次使用过程中没有出现任何的影响产品质量的问题。实施例2 :实施例I所述硬质合金型坯烧结舟皿预处理包括
[1]通过专用喷砂机，采用40—80目氧化铝砂粒、5-8bar的喷砂压力对烧结舟皿表面进行喷砂处理，使舟皿的表面具有一定的粗糖度；
[2]对舟皿进行预热处理，预热温度一般在80-150摄氏度之间主要目的是去除机体表面潮气、改善机体表面活化状态。实施例3 :在研究等离子喷涂工艺是否适用于喷涂硬质合金的型坯烧结舟皿表面的防粘结层，寻求最佳喷涂原料的试验中，曾选择过氧化铝，又称三氧化二铝，化学式A1203,分子量102，通常称为“铝氧”，是一种白色无定形粉状物，俗称矾土，属原子晶体，分子键为共价键，熔点为2050°C，沸点为3000°C，真密度为3. 6g/cm。能溶解在熔融的冰晶石中。氧化铝可制机械轴承或钟表中的钻石、也用作高温耐火材料、制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等。多次的研究试验表明氧化锆的综合稳定性更加优于氧化铝适合于硬质合金烧结用的防粘结材料，于是先选择氧化锆粉作为等离子喷涂用的原料。其次研究试验等离子喷涂设备的改进由于硬质合金烧结用的防粘结材料必需耐高温、且稳定性好，所以对等离子喷涂设备的要求就有了进一步的提高。首先，设备的电源需要进一步加大改善功率限幅以及电源稳定性吗，比常规的喷涂工艺所选择电源需做出改进；如提高最大工作电流使其满足输出最大电流达到650A以上，以及抗高频干扰能力强；恒电流精度小于1% ;恒功率精度小于5%。其次，喷枪的内部结构喷嘴孔的角度以及喷嘴的孔径必需针对高熔点的特性做出相应的调整；要求喷枪具有以下性能
1、电极与喷嘴孔道必须要有很高的同心度，若有偏心将极易引起喷嘴的烧损；
2、要具有可靠的绝缘性，因为正负电极将有5000V以上的高压，而且还要承受等离子弧的闻温福射；
3、要具有良好的冷却效果，因为喷嘴和阴极要承受很大的热负荷，没有良好的冷却就很难保证喷嘴和阴极的使用寿命。权利要求
1.一种硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法，包括等离子喷涂设备，其特征在于: 对预处理后的硬质合金型坯烧结舟皿的表面进行等离子喷涂防粘结层； [1]等离子喷涂エ艺主要參数 运行电流300A-600A 运行电压50V-100V 喷涂主气氩气或者氮气 喷涂次气氢气或者氦气 主气体流量2000ml/min 氢气流量100ml/min 气体压力0. 3MP-O. 5MP 送粉流量200ml-400ml， 喷涂原料氧化锆粉ZrO， 喷涂间距30mm-80mm ； [2]喷涂原料氧化锆粉ZrO，自然界的氧化锆矿物原料，比重4.6—4. 7，硬度7. 5，熔点2700°C，氧化锆材料具有高硬度，高強度，高韧性，极高的耐磨性及耐化学腐蚀性的物化性能； [3]等离子喷涂的防粘结层厚度为O.3mm—O. 8mm。
2.权利要求I所述的ー种硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法，其特征在于所述硬质合金型坯烧结舟皿预处理包括 [1]通过专用喷砂机，采用40—80目氧化铝砂粒、5-8bar的喷砂压力对烧结舟皿表面进行喷砂处通，使舟皿的表面具有一定的粗糖度； [2]对舟皿进行预热处理，预热温度一般在80-150摄氏度之间主要目的是去除机体表面潮气、改善机体表面活化状态。
全文摘要
本发明涉及一种硬质合金的型坯烧结舟皿的表面防粘结方法，包括等离子喷涂工艺设备，等离子喷涂主要参数运行电流300A-600A、运行电压50V-100V、喷涂主气体氩气流量2000ml/min、次气氢气流量100ml/min、气体压力0.3MP-0.5MP、喷涂原料氧化锆粉ZrO、送粉流量200ml-400ml、喷涂间距30mm-80mm。等离子喷涂的防粘结层厚度为0.5mm，表面颜色均匀一致，喷涂表面无明显的裂痕和剥落，烧结使用次数10次，使用过程中没有出现任何的影响产品质量的问题；比只能够使用一次的原来传统刷制的型坯烧结舟皿的使用寿命提高10倍，提高生产效率十余倍。
文档编号B22F3/10GK102744404SQ20121026129
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者万正华, 何海明, 李艳鑫, 舒海清, 陈辉 申请人:江西稀有稀土金属钨业集团有限公司