[发明专利]粉末冶金法制备耐磨件表面硬质合金覆层的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金法制备耐磨件表面硬质合金覆层的工艺。

背景技术

耐磨件基体大多为普通钢材淬火，或添加了稀有元素的模具钢类。淬透性高，热处理后获得回火马氏体和颗粒状碳化物，具有较高的强度、硬度和红硬性，并兼有一定的塑性和韧性，但成分和组织结构决定了其耐磨性和耐热性有限，难以满足现代加工模具、工具材料越来越高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉末冶金法制备耐磨件表面硬质合金覆层的工艺，解决了在恶劣工作条件下工件的耐磨、耐热性能不足的缺陷，大幅度提高了工件使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种粉末冶金法制备耐磨件表面硬质合金覆层的工艺，取以下重量份数的粉末：WC（碳化钨）为50～62，Fe为6～12，Co为2～6，Ni为2～6，Cr为20～28，将上述粉末经过球磨机研磨混合后，用水玻璃做粘结剂进行调制，水玻璃的重量占粉末总重量的5～10%，将调制好的混合料涂覆在工件表面，干燥后在真空炉中烧结，烧结温度为1150℃～1280℃，保温时间为10分钟～30分钟，烧结后获得与工件牢固结合的硬质合金覆层。

所述的粉末经过球磨机球磨混合后的粒径为8～10μm。

所述的混合料涂覆在耐磨件制品的表面的覆层厚度为1～8mm。

硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，很高的弹性模量、抗压强度，稳定的化学性，特别是较高的高温强度性能。本发明采用Fe、Co、Ni作为粘结剂，具有良好的润湿WC（碳化钨）的能力，同时又有利于和高速钢表面产生冶金结合。采取的烧结工艺既能够使硬质合金覆层获得良好的性能，又能与耐磨件基材牢固结合，同时不会影响基材本身的性能。

本发明的有益效果为：本发明获得和基质材料牢固结合且具有一定厚度的硬质合金覆层，在保持耐磨件的高强度和韧性的同时，表面具有很高的硬度、耐磨性及耐热性，耐磨性实验表明，抗磨损能力可以提高3倍，能够大幅度的提高制品的使用寿命。

具体实施方式

实施例1

本发明实施例1所述的粉末冶金法制备耐磨件表面硬质合金覆层的工艺如下：

取以下重量的粉末：WC（碳化钨）为50kg，Fe为6kg，Co为2kg，Ni为2kg，Cr为20kg，将上述粉末经过球磨机研磨混合，所述的粉末经过球磨机球磨混合后的粒径为8μm，用4kg水玻璃做粘结剂进行调制，将调制好的混合料涂覆在工件表面，覆层厚度为1mm，干燥后在真空炉中烧结，烧结温度为1150℃，保温时间为10分钟，烧结后获得与工件牢固结合的硬质合金覆层。

实施例2

本发明实施例2所述的粉末冶金法制备耐磨件表面硬质合金覆层的工艺如下：

取以下重量的粉末：WC（碳化钨）为55kg，Fe为8kg，Co为4kg，Ni为4kg，Cr为24kg，将上述粉末经过球磨机研磨混合，所述的粉末经过球磨机球磨混合后的粒径为9μm，用7.6kg水玻璃做粘结剂进行调制，将调制好的混合料涂覆在工件表面，覆层厚度为4mm，干燥后在真空炉中烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为20分钟，烧结后获得与工件牢固结合的硬质合金覆层。

实施例3

本发明实施例3所述的粉末冶金法制备耐磨件表面硬质合金覆层的工艺如下：

取以下重量的粉末：WC（碳化钨）为62kg，Fe为12kg，Co为6kg，Ni为6kg，Cr为28kg，将上述粉末经过球磨机研磨混合，所述的粉末经过球磨机球磨混合后的粒径为10μm，用11.4kg水玻璃做粘结剂进行调制，将调制好的混合料涂覆在工件表面，覆层厚度为8mm，干燥后在真空炉中烧结，烧结温度为1280℃，保温时间为30分钟，烧结后获得与工件牢固结合的硬质合金覆层。

硬质合金具有很高的硬度和耐磨性，很高的弹性模量、抗压强度，稳定的化学性，特别是较高的高温强度性能。本发明采用Fe、Co、Ni作为粘结剂，具有良好的润湿WC（碳化钨）的能力，同时又有利于和高速钢表面产生冶金结合。采取的烧结工艺既能够使硬质合金覆层获得良好的性能，又能与耐磨件基材牢固结合，同时不会影响基材本身的性能。

本发明克服了耐磨件耐磨性、耐热性不足的问题，提高了耐磨件制品的使用寿命，采用粉末冶金法，在耐磨件表面制备硬质合金覆层，使耐磨件在保持较高强度和韧性的同时，具有较高的耐磨性及耐热性。