[发明专利]一种多功能钻头硬质合金的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金，具体涉及一种多功能钻头硬质合金的制造方法。 

背景技术

多功能钻头硬质合金是以高硬度难熔金属碳化物微米级粉末为主要成分，以钴或镍、钼为粘合剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。多功能钻头硬质合金是一种高硬度、高强度、高耐磨的材料，在现代工业中得到了广泛的应用，多功能钻头硬质合金材料的制造关键工序是硬质合金混合料的生产制造。传统的硬质合金的制造方法存在粉末缺陷消除困难、混合不均、混合效率低下、最终产品存在粗大晶粒。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是多功能钻头硬质合金晶粒粗大，提供一种多功能钻头硬质合金的制造方法。 

本发明的技术方案是：一种多功能钻头硬质合金的制造方法，它按下述步骤操作：

(1)将硬质相粉末加入气流粉碎机中，进行2～6次粉碎，粉碎时间为0.4～3.5小时，然后粒度分级处理，制成粒度范围为0.4～30μm的硬质相粉末； 

(2)将步骤(1)中的硬质相粉末加入搅拌球磨机中，以硬质相粉末的重量为基准，加入1～35％的粘接金属粉末、0.01～5％的微量元素粉末、25～45％的研磨介质、0.01～2％的分散剂、1～8％的成型剂，进行2～5次搅拌研磨，搅拌研磨时间为0.5～8小时，形成料浆，然后过滤、在50℃～250℃的条件下干燥、过筛，筛的目数是20～200目，制成多功能钻头硬质合金混合料粒； 

(3)将步骤(2)中的多功能钻头硬质合金混合料粒通过模压、挤压、注塑进行成型处理，在1350℃～1500℃的条件下烧结，然后保温30～150分钟，制成多功能钻头硬质合金。 

所述步骤(1)中的硬质相粉末为钨、碳化钨、氮化钨、钼、氮化钼、袒、碳化袒、氮化袒、铌、碳化铌、氮化铌、钛、碳化钛、氮化钛中的任意一种或 至少两种。 

所述硬质相粉末的平均粒度为0.8～25μm。 

所述步骤(1)中气流粉碎机的气体为N₂、Ar、空气中的任意一种或至少两种，气流压力为0.6～12MPa。 

所述步骤(2)中的粘接金属粉末为镍、铁、钴中的任意一种；研磨介质为乙醇、己烷、庚烷、丙酮或水中的任意一种；分散剂为油酸、硬脂酸中的一种；成型剂为石蜡、聚乙二醇中的任意一种。 

所述步骤(2)搅拌球磨机的搅拌轴转速为70～3500r/min。 

所述步骤(2)搅拌球磨机的研磨直径为2～8mm，研磨球与硬质相粉末的重量比为3～10∶1。 

本发明选用高压气流喷射破碎和分级为工艺的开始，然后选用高速高能搅拌混合机替代现有的滚动球磨、低速搅拌球磨机；通过高能机组，完成强力破碎、分级、均匀混合、整形的功能，再通过喷雾制粒、各类压制、烧结工艺，完成多功能钻头硬质合金产品的生产。 

本发明中主要设备：高压气流喷射和混合机组、高速搅拌球磨机组； 

(1)高压N₂(无尘空气、其他单一或混合气体)设备、高耐磨喷嘴2～5个、带高硬度涂层(Mo、W或Mo、W混合物)的容器、带冷却夹套的搅拌桶、粉末循环机组、震动电机、电器控制、气流分级机组等部分组成。 

由于采用高压气流，带动硬质相(WC、TaC等金属或者金属碳化物或氮化物)高速运动，物料流相互交叉冲击，最后再冲击到坚硬的球形上，硬质相通过气流加速到极高的速度(100～500m/s)，单颗粒子具备极高的动能，气流束通过特殊的喷嘴形状和角度，进行交叉碰撞、摩擦、剪切，达到粉末粒子自破碎效果，尤其是对存在内部缺陷的硬质相颗粒，其破碎效果尤其突出。 

再通过物料循环机组，使硬质相(WC、TaC等金属或者金属碳化物或氮化物)物料反复1～5次进行上述处理，从而达到充分破碎、去除缺陷的目的。最后通过气流分级机组，通过调整各级参数，从而达到分级出用户需要的粉末(粉末粒度范围0.4～30μm)。 

(2)高速搅拌球磨机 

带冷却夹套的搅拌桶、搅拌主轴、带耐磨保护搅拌杆、桶盖、电机、电器控制部分。由于采用高速搅拌球磨机(150～500r/min)由主轴主动带动研磨球高速运动，研磨球之间也存在速度差，再加之特殊的物料运动，所以研磨球和搅拌杆一起对多组分多功能钻头硬质合金粉料进行冲击破碎、高效混合、粉末整形等作用；其速度和能量高是现有滚动球磨或搅拌球磨机的30～150倍左右，可以大幅度地缩短生产周期。再通过物料循环机组，使物料各组分进行循环，反复进行上述处理，从而达到充分破碎、去除缺陷的目的。