[发明专利]粗晶结构WC-Co硬质合金的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粗晶结构WC-Co硬质合金的制造方法。

背景技术

在挖掘类硬质合金球齿使用过程中，如截煤机刀头，挖路机滚筒刀头等，其工作状态为断续切削，即当刀具与工作面接触时，硬质合金在瞬间承受极大的冲击力，并产生高温，因而容易产生热疲劳裂纹，从而影响硬质合金的使用寿命。因此只有提高合金的热导率，降低热膨胀系数，才能有效提高合金的使用寿命。降低钴含量是解决该问题的一个有效途径。但晶粒度相同时，随着钴含量的降低，合金的韧性也下降，在切削条件下容易引起刀头断裂损坏。而增大晶粒尺寸，可使同样钴含量的合金钴层厚度增加，因而提高合金的韧性，晶粒越粗，合金的韧性越好。已有一些发明专利提出粗晶粒合金的制造方法，但都有其局限性。如专利200710035791.1提出用粗颗粒WC粉末生产的硬质合金，其平均晶粒度只能达到3.2～4.0微米范围，还不能有效解决热疲劳与韧性的矛盾。而专利97114712.4提出用美国专利5505902和5529804的工艺，采用喷射研磨、反絮凝和筛分的很粗WC,通过溶胶－凝胶技术用钴涂覆碳化钨，生产出的硬质合金平均晶粒度虽然达到8～30微米，但必须采用专用的喷射研磨、涂覆工艺与设备，一般硬质合金生产企业不具备生产条件。

在过去的硬质合金生产工艺中，为了保证合金在烧结阶段具有一定的活化能，从而降低孔隙度，钨钴合金在混合料制备阶段，必须有较高的球料比，较长的球磨时间，及较低的料浆粘度，一般采用的研磨介质加量必须在200ml/kg以上，球料比控制在3：1～5：1，湿磨时间控制在20～40小时，这种工艺生产出来的混合料WC颗粒破碎明显，合金晶粒度较细且不均匀。

发明内容

本发明旨在提供一种能有效提高合金的韧性及抗热疲劳性的粗晶结构WC-Co硬质合金的制造方法。

本发明提供的这种粗晶结构WC-Co硬质合金的制造方法是在原料配备时按粒度分级选用粗W粉制成粗WC粉，粗WC的费氏粒度在10～30微米；钴占原料总重量的6～13％，原料在混合湿磨阶段，研磨介质加量控制在140～220ml/kg,球料比控制在1：1～3：1，湿磨时间控制在12～20小时。

由于本发明方法对原料有了不同于传统技术的要求，并改变了球磨生产工艺，使合金组织中WC颗粒粗而均匀，并且与传统粗颗粒合金生产工艺相比，同样的钴含量，提高了钴层厚度，用本发明方法生产出的合金平均晶粒度可达到4.0～8.0微米范围，从而有效提高了合金的韧性及抗热疲劳性能。

附图说明

图1是用本发明方法生产出的合金的晶相图。

图2是传统方法生产出的合金的晶相图。

具体实施方式

实施例1：

原料配备：先制备粗WC粉，按粒度分级选用粗W粉制成粗WC粉，粗WC的费氏粒度为30微米；钴占原料总重量的13％，余量为预备好的粗WC粉；球磨：将配备好的原料装入球磨筒，加入研磨球，球料比为3：1，然后加入添加剂和湿磨介质，按每公斤原料加入研磨介质即添加剂与湿磨介质220ml，球磨时间为20小时。

该方法生产出的粗晶结构WC-Co硬质合金其晶相图见图1，明显比传统方法生产出的粗颗粒WC-Co硬质合金（见图2）的WC颗粒粗而且均匀，并且粗颗粒WC基本不被破碎，粒度保留完整。

实施例2：钴含量11％，选用经粒度分级W粉制成的粗WC原料,其费氏粒度为10微米，球料比为2.5：1，添加剂与湿磨介质190ml/kg料，球磨时间为18小时。

实施例3：钴含量6％，，选用经粒度分级W粉制成的粗WC原料,其费氏粒度为25微米，球料比为2.0：1，添加剂与湿磨介质140ml/kg料，球磨时间为15小时。

实施例4：钴含量8％-9%，选用经粒度分级W粉制成的粗WC原料,其费氏粒度为18微米，球料比为1：1，添加剂与湿磨介质160ml/kg料，球磨时间为12-14小时。

表1提供了采用实施例1至4的方法制备的硬质合金的各项性能参数值与传统钴含量10％合金性能的对比，图1与图2分别为2号与4号产品晶相图。

表1 实施例1～4的各项性能参数值

一般来说，矫顽磁力值反映了合金的钴含量及其分散程度，磁力值越低，合金的晶粒度越粗，钴层越厚，其导热系数越高，合金断裂韧性越好。从表1可以看出用本发明方法生产出的合金矫顽磁力值较传统合金低，晶粒度粗，其晶粒度在5-7.8的范围，而传统的合金晶粒度仅为3，由此看出本发明方法能有效提高合金晶粒度。