[发明专利]硬质合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金及其制备方法，具体是涉及一种用于生产锂电池极片分条刀的硬质合金。

背景技术

WC-Co硬质合金具有特殊的耐腐蚀性、高硬度、优良的断裂韧性和抗压强度，应用于耐磨腐蚀零件和结构部件，高压容器的柱塞，液缸、精密轧辊，合成金刚石的顶锤、钢丝滚轧机的轧辊等，在机械、冶金、切削工具、精密仪器、军工等领域占有极其重要的地位。

特别是电池行业的钨钢刀具，其是一个新兴的，潜力巨大的市场。经过调查发现，作为锂电等新能源装备制造业，关键零部件切削加工所采用的用于锂电极片分切的分条刀不仅市场容量大，而且刀具开发相对滞后，大量刀具基本依靠进口国外高速钢刀具，如日本西村、日本东洋等；寿命不长，为钨钢刀具使用寿命几分之一或几十分之一；价格昂贵，是国内产品的数十倍。

由于日本进口锂电池极片分条刀多采用高速钢如SKD11等制作，用硬质合金来生产分条刀的技术并不多。因此研究适合于锂电池极片分切的硬质合金刀具配方就是关键问题。主要是在硬度的控制上。过硬，易出现缺口、崩刃现象；过软，产品磨损快，使用寿命短。因此，研制高精度锂电池极片分条刀硬质合金材料，以弥补国内产品空白，打破国外相关产品在国内的垄断地位，提升企业行业竞争实力和具备可持续发展能力，适应国家装备制造业的发展需要具有重大意义。

针对专利公开文件CN101104892A，其公开了一种超细晶WC-Co硬质合金的制备方法，其采用六面顶超高压烧结制备超细晶WC-Co硬质合金，烧结压力高达10-12GPa,虽然缩短了烧结时间，提高了生产效率，制得了WC晶粒尺寸不发生变化的超细硬质合金，但其抗弯强度和耐磨性有待考量，而且这样的操作方式是很难达到的，具有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硬质合金及其制备方法，特别是提供一种用于生产锂电池极片分条刀的硬质合金。

本发明的硬质合金，按重量百分比由如下原料制备而成：Co:13.2～13.5%，Cr₃C₂:0.5～0.6%，TaC:0.3～0.5%，余量为WC；其中，WC的粒度为0.4～0.5μm。

进一步地，为了得到性能更好的硬质合金，优选所述的Co的粒度≤1.0μm，Cr₃C₂的粒度≤1.0μm，TaC的粒度≤1.0μm。

更进一步地，优选硬质合金按重量百分比由如下原料制备而成：Co:13.5%，Cr₃C₂:0.55%，TaC:0.5%，余量为WC；其中，WC的粒度为0.4～0.5μm。

其中，Cr₃C₂和TaC为晶粒抑制剂。

本发明硬质合金的制备方法，包括如下步骤：按重量比取各组分，混匀，真空干燥，掺蜡成型，均匀化破碎，过筛，压制，低压烧结得到硬质合金。其流程图如图1所示。

进一步地，优选上述的混匀方式为湿磨，湿磨介质为无水酒精，无水酒精与原料的液固比为350ml酒精/kg混合料，液固比为每千克硬质合金原料中加入无水酒精的体积。湿磨的目的是使物料充分混匀，并具有较好的压制和烧结性能。

进一步地，优选上述掺蜡成型为掺石蜡成型。

优选上述制备方法中压制的单位压制压力为0.5～1.0MPa。

所述的低压烧结包括如下步骤：将压制得到的半成品放入低压烧烧结炉内，烧结压力设置为4.5～5.5MPa，先在400～500℃时将半成品中的蜡脱净，后将烧结温度控制为1360～1400℃，保温保压一段时间，冷却，冷却时压力为3.5～4.5MPa，出炉得到硬质合金。

优选烧结温度为1380℃，烧结压力为5MPa，冷却时压力为4MPa。

低压烧结炉兼容了脱蜡、真空烧结、低压烧结、低压处理、气氛烧结等多项功能。低压烧结的主要功能是减少硬质合金中的显微孔隙。烧结体内的孔隙在真空烧结阶段已经消除。加压阶段主要是消除显微孔隙。

所述硬质合金在生产锂电池极片分条刀中的应用。

本发明制得的硬质合金具有的有益效果：