一种硬质合金烧结工艺的制作方法

本发明涉及硬质合金，具体而言，涉及一种硬质合金烧结工艺。

背景技术：

1、硬质合金是一种由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的合金材料，具有硬度高、耐磨性好以及高温下红硬性好等特点，在切削加工、矿山开采、基建等国民经济领域以及军事、核能、航空航天等国防军工领域都有广泛的应用。

2、在制备硬质合金的过程中，烧结是粉末冶金工艺的重要环节，烧结效果的好坏直接决定硬质合金产品的质量优劣。为降低生产成本和节约烧结资源，烧结工序中的装舟过程会尽可能地缩小产品压坯之间的间隙，以此来提高烧结效率。然而，这样的装舟方式会导致高温烧结阶段产品之间因膨胀而相互接触，使产品出现粘连现象，影响产品外观质量和合格率。为解决硬质合金在烧结过程中出现粘连等问题，目前主要通过增大产品间隙、改进舟皿结构或添加隔离材料等方式来减少产品之间的相互接触，进而减少产品粘连现象。

3、如公开号为cn208165518u的专利，就公开了一种烧结托盘的输送隔离结构，通过将精密的小件样品放入托盘内的定位槽中，对小件样品进行摆放，并通过转动螺栓套，对定位槽内部精密的小件样品进行夹紧，以避免小件样品与周围相邻的小件样品接触粘连。

4、又如公开号为cn106116595a的专利，公开了一种隔粘粉及利用该隔粘粉批量烧结片状陶瓷的方法，通过在各陶瓷片之间撒上隔粘粉，来避免片状陶瓷素坯的粘连。但是上述隔粘粉在烧结过程中，会一定程度上影响炉内气氛和产品质量，同时增加生产成本，不适用于实际的工业化生产，实用性低、推广性差。

5、基于目前的硬质合金烧结工艺，现亟需一种适用性更广、实用性更强、更好地解决硬质合金烧结过程中的粘连问题的硬质合金烧结工艺。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题：

2、在硬质合金的生产制备过程中，由于高温烧结，导致相邻产品之间极易出现膨胀粘连。目前，解决上述硬质合金产品粘连问题的处理方式主要是增大产品压坯装舟时的摆放间隙、改进舟皿结构或添加隔离材料等，但是上述方式会带来批量化生产装炉量小、工艺难度大、生产成本高等问题，即无法在避免出现其他负面影响的基础上解决硬质合金产品粘连的问题。

3、本发明采用的技术方案：

4、本发明提供了一种硬质合金烧结工艺，包括如下步骤：

5、取硬质合金压坯，依次进行一次烧结、冷却降温、二次烧结、成型处理，得到硬质合金产品；

6、其中，冷却降温中，控制温度在烧结温度的基础上，降低90～1370℃。

7、优选地，一次烧结中，包括如下两段烧结：

8、(1)先升温至1230～1250℃，保温20～120min；

9、(2)再继续升温至1350～1390℃，保温10～60min。

10、优选地，步骤(1)中，升温速率为2～5℃/min。

11、优选地，步骤(2)中，升温速率为1～3℃/min，此过程中，应当控制温度略高于硬质合金液相出现温度附近。

12、优选地，二次烧结中，升温至1400～1460℃，保温20～60min。

13、优选地，二次烧结中，升温速率为1～2℃/min。

14、优选地，冷却降温中，充入ar迅速降温至所需温度，或随炉冷却至所需温度。

15、优选地，成型处理中，加压1～10mpa，保压5～40min，后卸压至≤4mpa。

16、优选地，所述硬质合金压坯包括wc-co，wc-co与wc-ni，ti(c,n)与co和/或ni，ti(c,n)-wc-co/ni中的一种或多种。

17、优选地，所述硬质合金原料粉末包括≥10vol.％的粘结剂。

18、本发明采用的技术机理及其有益效果：

19、硬质合金在烧结过程中，由于受高温作用，会发生膨胀变形，即导致相邻的硬质合金产品之间发生接触，使得硬质合金在高温液相烧结过程中接触发生反应，从而导致粘连现象。本发明中，在高温烧结阶段中，增设冷却降温处理步骤，使合金在固相烧结阶段和/或液相烧结初期都能尽可能收缩，以增大产品彼此间的间隙，可有效避免硬质合金在烧结过程中膨胀粘连，同时提高硬质合金的烧结质量和生产效率，还能增大装炉量，提高设备的使用效率、降低设备成本。

20、相较于现有的克服硬质合金烧结粘连问题的技术手段，本发明的硬质合金烧结工艺，在不改变其他烧结所用的装置和手段的基础上，仅通过烧结过程的温度调控，就能有效避免产品烧结粘连的现象，提高生产效率和成品率，工艺简单，易于实施，可应用于不同规格的硬质合金产品，适用于大批量的工业生产，推广性强。

技术特征：

1.一种硬质合金烧结工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，一次烧结中，包括如下两段烧结：

3.根据权利要求2所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，步骤(1)中，升温速率为2～5℃/min。

4.根据权利要求2所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，步骤(2)中，升温速率为1～3℃/min。

5.根据权利要求1所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，二次烧结中，升温至1400～1460℃，保温20～60min。

6.根据权利要求5所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，二次烧结中，升温速率为1～2℃/min。

7.根据权利要求1所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，冷却降温中，充入ar迅速降温至所需温度，或随炉冷却至所需温度。

8.根据权利要求1所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，成型处理中，加压1～10mpa，保压5～40min，后卸压至≤4mpa。

9.根据权利要求1所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，所述硬质合金压坯包括wc-co，wc-co与wc-ni，ti(c,n)与co和/或ni，ti(c,n)-wc-co/ni中的一种或多种。

10.根据权利要求1或9所述的硬质合金烧结工艺，其特征在于，所述硬质合金原料粉末包括≥10vol.％的粘结剂。

技术总结
本发明涉及硬质合金技术领域，针对用于目前解决硬质合金烧结粘连问题的技术手段存在的批量化工业生产适用性低、工艺难度大、生产成本高等问题，公开了一种硬质合金烧结工艺，包括如下步骤：取硬质合金压坯，依次进行一次烧结、冷却降温、二次烧结、成型处理，得到硬质合金产品；其中，冷却降温中，控制温度在一次烧结温度的基础上，降低90～1370℃。本发明的硬质合金烧结工艺，通过在硬质合金烧成过程中进行冷却降温处理，可使产品收缩，减少因高温烧结而引起硬质合金膨胀、粘连的情况，在不改变其他烧结所用的装置和手段的基础上，仅通过烧结过程的温度调控，就能有效避免产品烧结粘连的现象，提高产品的生产效率和成品率。

技术研发人员：王晓灵,王丹,周路友,李明春
受保护的技术使用者：自贡硬质合金有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16