一种WC-Ni硬质合金粉末冶金方法与流程

文档序号:17815029发布日期:2019-06-05 21:32阅读:178来源:国知局

本发明涉及一种硬质合金的制备方法,具体涉及一种wc-ni硬质合金的制备方法,具体为在烧结过程中进行碳量修正。



背景技术:

硬质合金是以一种或多种高硬度、高模量的难熔金属碳化物(wc、tic、cr2c3)为基体,以过渡族金属(fe、ni等)或其他合金为粘结相而组成的一种多相复合材料。这种复合结构材料具有陶瓷的高硬度、高耐磨性、红硬性,又具有金属的较高强度和韧性;而这种特异的“双高”性能正是材料科研工作者所追求的目标。

wc-ni系硬质合金材料越来越受到人们的重视而被誉为21世纪的硬质合金。为此,有必要对wc-ni硬质合金进行相关研究。

硬质合金生产中质量控制的主要任务是使合金获得最佳的组织结构(即二相结构,不脱碳,不渗碳,相对磁饱和值在要求位置;晶粒度适度,均匀;孔隙度小;镍相分布均匀等),最佳性能。碳化钨-镍就是“双高”硬质合金或者金属陶瓷的典范。其牌号是由yg和平均含镍量的百分数组成。例如,yg8,表示平均wni=8%,其余为碳化钨的钨镍类硬质合金。由于wc-ni硬质合金优越的性能而被广泛的应用于拉丝模、切削工具、耐腐蚀零件及结构部件,如高压容器的柱塞及液缸、精密轧辊、合成金刚石的顶锤、钢丝滚轧机的轧辊、裁纸刀等;油田开钻的喷嘴等。

烧结是压制品在多种气体的气氛下,加热至适当的温度所发生的现象和过程。其使压制品发生一系列十分复杂的物理、化学变化其中最主要的变化是致密化和合金组织结构最终形成。

现有一些碳修正烧结工艺报道,例如公开号为cn1036670044a的中国专利文献公开了一种低载荷高速冲压精密模具用硬质合金的制备方法,通过所述步骤(1)第一次球磨之前补入炭黑或w粉,按式:合金总碳修正量=原料实际总碳含量-合金理论总碳含量-合金总碳量平衡修正值,合金总碳量平衡修正值为0.03%~0.07%;若合金总碳修正量为负数,则补入与合金总碳修正量等量的炭黑;若合金总碳修正量为正数,则补入合金总碳修正量÷0.0653的w粉。

现有技术的碳修正方法难于维持烧结过程中脱碳、渗碳的平衡,制备的硬质合金材料的性能不稳定。



技术实现要素:

为解决现有硬质合金烧结过程中的脱碳、渗碳难于平衡而致的合金材料性能不稳定的技术问题,本发明提供了一种wc-ni硬质合金碳修正烧结方法,旨在平衡烧结脱、渗碳,提升硬质合金性能。

一种wc-ni硬质合金粉末冶金方法,包括以下步骤:

步骤(1)脱成型剂:配料、湿磨、喷雾干燥、压制成型得到压制成型的坯体;将坯体置于一体化烧结炉中,以1~2℃/min的升温速率升至500~600℃后保温60~70min,期间以35~45l/min的速率通入h2;完成脱脂步骤;

步骤(2):步骤(1)后,在600~1000℃下在35~45l/min的ch4∶h2=1~2∶98~99的混合气氛下处理;

步骤(3):真空及加压烧结:步骤(2)处理后,再在1100℃~1360℃预烧段30~120min;随后再在1390℃~1500℃加压烧结段40~100min,加压烧结的2~3mpa。

作为优选,步骤(1)中:将坯体置于一体化烧结炉中从室温以1℃/min的升温速率升至600℃保温80min,期间以40l/min的速率通入h2。

作为优选,步骤(2)中,ch4∶h2=1.5∶98.5。

作为优选,步骤(2)中,流速为40l/min。

有益效果

本发明中,通过所述的体积比的h2/ch4混合气氛,以及协同配合于所述的温度和混合气氛气体流速;有助于平衡脱、渗碳的过程,能有效地修正合金因烧结过程中出现的脱、渗碳引起的不良结果;提升烧结制得的产品的质量稳定性。通过本发明优选方法,可烧结完成的产品经金相检测分析为a01、b00、c00、e00。

具体实施方法:

实施例1

选用yg06牌号进行正常烧结和碳量修正烧结对比:

配料时分别按碳量6.10%(低于理论标准碳量6.128%)及6.13%配制两种混合料,经湿磨、喷雾干燥、压制成型得到压制成型的坯体各100件;

步骤(1):将坯体置于一体化烧结炉中,从室温以2℃/min的升温速率升至500℃后保温60min;

步骤(2)在600~1000℃下ch4∶h2为1∶99的混合气氛下处理,其中,所述的混合气体的流速为40l/min;随后再以升温速率3.3℃/min升温至1000~1200℃并在此阶段保温120min,期间通入ch4∶h2为1.85∶98.75的混合气体,其中,混合气体的流速为48l/min。

步骤(3)真空及加压烧结:在压力烧结炉中真空状态下进行烧结,工艺参数为:1200℃~1380℃预烧段30~120min;1390℃~1500℃加压(压力为2~3mpa)烧结段40~100min。

按上所述烧结完成的按碳量6.10%产品经金相检测分析为a01、b00、c00、e00。按碳量6.13%产品经金相检测分析为a02、b00、c00、e00。均表现为正常。

按常规烧结方法烧制的6.10%产品经金相检测分析为a04、b02、e06。表现为严重脱碳。6.13%产品经金相检测分析为a02、b00、c00、e00。表现为正常。

实施例2

选用yg08牌号进行正常烧结和碳量修正烧结对比:

配料时分别按碳量6.07%(低于理论标准碳量6.128%)及6.15%配制两种混合料,经湿磨、喷雾干燥、压制成型得到压制成型的坯体各100件;

步骤(1):将坯体置于一体化烧结炉中,从室温以1℃/min的升温速率升至600℃后保温70min,期间以40l/min的速率通入h2;

步骤(2)在600~1000℃下ch4∶h2为1∶99的混合气氛下进行碳量修正,处理其中,所述的混合气体的流速为40l/min;随后再以升温速率3.3℃/min的升温至1000~1200℃并在该温度下保温120min,保温期间通入ch4∶h2为2.3∶97.7的混合气体,其中,所述的混合气体的流速为80l/min;

步骤(3)真空及加压烧结:在压力烧结炉中真空状态下进行烧结,工艺参数为:1200℃~1380℃预烧段30~120min;1390℃~1500℃加压(压力为2~3mpa)烧结段40~100min。

按上所述烧结完成的按碳量6.07%产品经金相检测分析为a02、b00、c00、e00。按碳量6.15%产品经金相检测分析为a02、b00、c00、e00。均表现为正常。

按常规烧结方法烧制的6.07%产品经金相检测分析为a04、b02、e08。表现为严重脱碳。而6.15%产品经金相检测分析为a02、b00、c06。表现为渗碳。



技术特征:

技术总结
本发明涉及粉末冶金领域,具体提供了一种WC‑Ni硬质合金粉末冶金方法,步骤(1)脱成型剂:配料、湿磨、喷雾干燥、压制成型得到压制成型的坯体;将坯体置于一体化烧结炉中,以1~2℃/min的升温速率升至500~600℃后保温60~70min,期间以35~45L/min的速率通入H2;完成脱脂步骤;步骤(2):步骤(1)后,在600~1000℃下在35~45L/min的CH4∶H2=1~2∶98~99的混合气氛下处理;步骤(3):真空及加压烧结:步骤(2)处理后,再在1100℃~1360℃预烧段30~120min;随后再在1390℃~1500℃加压烧结段40~100min,加压烧结的2~3MPa。本发明中,通过所述的特殊升温曲线以及期间的气流和流速的控制,能有效平衡脱、渗碳,提升烧结制得的产品的质量稳定。

技术研发人员:郭国华
受保护的技术使用者:祁阳华瑞特种材料有限公司
技术研发日:2017.11.29
技术公布日:2019.06.04
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