[发明专利]一种硬质合金原料、矿用工具硬质合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金工艺，特别是硬质合金，具体涉及一种硬质合金原料、矿用工具硬质合金及其制备方法。 

背景技术

硬质合金是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一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛应用在机械、建筑等领域，特别是矿山机械领域中的矿用工具硬质合金。 

在矿山机械领域中，矿用工具在工作过程中所受的冲击力较大，对制成工具的硬质合金耐磨性要求较高。矿用工具硬质合金的主要成分有碳化钨和钴，钴的加入能够减少合金的脆性。但是，现有技术中，多采用粗颗粒的碳化钨作为合金原料，制成的合金韧性和塑性较好，但是存在耐磨性和强度方面不足等问题，制成的矿用工具容易磨损，使用寿命短，需要频繁，从而增加了矿山机械的运行成本。 

发明内容

本发明的目的是克服以上缺点，提供一种硬质合金原料、矿用工具硬质合金及其制备方法，使用该硬质合金原料制备的硬质合金耐磨性、塑性和韧性好，且使用寿命长，从而能降低矿用工具使用工况的运行成本。 

本发明的技术方案是： 

一种硬质合金原料，其特征在于，所述硬质合金原料的组分及各组分的重量百分比是：碳化钨：84-94%；钴粉：5-15%；稀有金属：0.5-3%；微量元素：0.3-2%；其中，所述碳化钨的粒度为1.8-4.0μm；钽、铌、钒中至少一种元素的固溶体：0.5-3%；所述微量元素包括Ni、Si、B、Sn、Al、Mg、P、Zn、B、As、Sb、Bi中的至少一种。 

进一步地，所述碳化钨的粒度为2.0-3.0μm。 

进一步地，所述硬质合金原料的组分及各组分的重量百分比是：碳化钨：86-91%；钴粉：7-12%；钽、铌、钒中至少一种元素的固溶体：1-2%；微量元素：0.8-1.5%。 

进一步地，所述固溶体为钽铌固溶体或钽铌钒固溶体。 

一种矿用工具硬质合金，所述硬质合金由硬质合金原料制备成型，所述硬质合金原料的组分及各组分的重量百分比是：碳化钨：84-94%；钴粉：5-15%；钽、铌、钒中至少一种元素的固溶体：0.5-3%；微量元素：0.3-2%；其中，所述碳化钨的粒度为1.8-4.0μm；所述微量元素包括Ni、Si、B、Sn、Al、Mg、P、Zn、B、As、Sb、Bi中的至少一种。 

进一步地，所述硬质合金的合金晶粒度为2.4-4.2μm。 

一种矿用工具硬质合金的制备方法，所述制备方法的步骤如下： 

a、将权利要求1中的硬质合金原料加入球磨机，并注入工业酒精后混合8-80小时，然后进行真空干燥； 

b、在混合后的粉料中掺入成型剂，再次进行真空干燥； 

c、将加入成型剂后的粉料按照矿用工具的形状压制成毛坯； 

d、将成型毛坯在1350-1430°的温度下烧结，得到矿用工具硬质合金，所述硬质合金的合金晶粒度为2.4-4.2μm。 

进一步地，步骤a中球磨机磨球与所述硬质合金原料的重量比为1:1-4:1。 

进一步地，所述成型剂为SBS橡胶或石蜡。 

本发明提供的硬质合金原料、矿用工具硬质合金及其制备方法，与现有技术相比，具有如下优点： 

1、本发明提供的硬质合金原料、矿用工具硬质合金及其制备方法，制得的硬质合金具有硬度高、耐磨性好，且塑性和韧性好的优点。本发明提供的硬质合金原料，组分为碳化钨粉、钴粉、稀有金属和微量元素，其中，碳化钨粉的粒度为1.8-4.0μm，碳化钨粉的粒度较细，较细的碳化钨颗粒分散在合金原料中，与钴粉、稀有金属固溶体和微量元素合金原料高度分散，钴粉作为粘结剂，从而增加了粘结面积，提高了粘结强度；采用本发明提供的硬质合金原料制备矿用工具硬质合金的方法中，磨球与原料的重量比为1:1-4:1，进一步细化合金原料的粒度，使制得的矿用工具硬质合金的硬度和强度都比现有技术中采用的粗合金原料制成的硬质合金高，硬度约提高1.5-2HRA。同时，硬质合金原料中含有微量元素，微量元素为Ni、Si、B、Sn、Al、Mg、P、Zn、B、As、Sb、Bi 中的至少一种，这些微量元素在一定的条件下具有促进晶粒长大的作用，使用本发明提供的硬质合金原料以及硬质合金的制备方法，将原料在球磨机中混合后，经成型、高温烧结工艺后得到的矿用工具硬质合金的合金晶粒度为2.4-4.2μm，合金的疲劳性能，特别是高温性能良好，保证了硬质合金的塑性和韧性。