[发明专利]一种硬质合金石蜡生产工艺制品的烧结工艺

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金工业技术领域，具体涉及一种硬质合金石蜡生产工艺制品的烧结工艺。

背景技术

硬质合金从上世纪六十年代引入我国，到如今我国已经成为当今世界的硬质合金生产大国，从生产技术到生产设备都得到了飞速的发展，逐步从原始的“橡胶工艺”改进到了现在的“石蜡工艺”。

因硬质合金是在难熔金属、金属化合物及非金属、非金属化合物中加入低熔点金属铁、钴、镍等作粘接剂，用粉末冶金的方法制成的，所以在制成相应工艺制品时，必须加入一种在400℃左右比较容易脱除的成型剂，最初丁腊橡胶和顺丁橡胶就成为了“橡胶工艺”的成型剂。橡胶虽然能满足制品成型要求，但橡胶成分复杂，无法避免的在制品中留下一定残留灰粉，影响合金制品的结构，也就影响合金制品的质量。而且橡胶还要用航空汽油溶解后才能加入硬质合金混合料中，有很大的安全隐患。后来人们逐步发现石蜡也能满足硬质合金制品的成型性能，石蜡脱除温度曲线相对较短，在合金制品中基本没有残留杂质，大大的提高了合金制品的最终质量，使产品质量达到或超过了国际先进水平。而且石蜡是直接加入硬质合金混料中，排除了汽油这种危险的安全隐患。由于烧结制品是在炉子里面进行烧结，看不见摸不着，必须靠先进的设备和配套的先进工艺来保障，有时会造成烧结废品较高，并且解决难度大。目前设备是解剖和改进了国际最先进的真空烧结一体炉，但烧结工艺曲线还是用的橡胶工艺的烧结曲线。橡胶工艺的烧结曲线的特点是在脱除成型剂阶段采用快速升温再长时间保温，橡胶工艺一般模式是：负压脱胶：室温～200℃升温时间10分钟、保温时间20分钟；200℃～250℃升温时间10分钟、保温50分钟；250℃～300℃升温时间10分钟、保温时间60分钟；300℃～350℃升温时间30分钟、保温时间150分钟；350℃～400℃升温时间是30分钟、保温时间180分钟；400℃～450℃升温时间20分钟、保温时间60分钟；450℃～600℃升温时间30分钟、保温时间20分钟；转真空烧结：600℃～850℃升温时间50分钟、保温时间30分钟；850℃～1150℃升温时间60分钟、保温时间30分钟；1150℃～1350℃升温时间60分钟、保温时间30分钟；1350℃至最终温度每分钟3℃，保温60分钟左右；自然冷却至室温出炉。该烧结曲线在排除成型剂过程中，升温快，保温长：合金制品在真空炉内是靠辐射传热，升温快，合金制品表面受热也快，而石蜡是低熔点成型剂，熔点是58℃，会造成石蜡快速汽化从制品中排出，容易造成制品的起皮和裂纹；保温时间长造成制品内部和外部基本没有温差，内外气体同时排出，特别是在石蜡排出的峰值点，是引起起皮、裂纹的主要原因；再就是与石蜡排除的峰值曲线不匹配，容易造成石蜡在高温裂解，使产品残碳。所以行业内急需开发一条与石蜡排除峰值曲线匹配，又能确保石蜡气体匀速的从制品中缓慢排出的烧结工艺曲线。

中国专利授权公告号：101343697B，公开日：2010－6－23的专利文献公开了一种硬质合金大制品的脱蜡烧结一体工艺，步骤如下：先向炉内充氩气，再用氢气置换氩气，控制炉内压力为1.01×105～1.03×105Pa；在氢气流量为240～260L/min的条件下，进行阶梯式升温和保温，排除石蜡成型剂；在升温至450℃后的保温期内，调整炉内气氛为负压，采用氢气脉冲压力进行冲刷，排除炉内残余石蜡成型剂；石蜡成型剂排除后，升温至1300～1350℃进行真空烧结；真空烧结后期充入氩气，在1350～1450℃温度下进行氩气保护烧结；氩气保护烧结完成后，快速冷却。本发明在微正压氢气气氛条件下，阶梯式升温保温，脱蜡效率高，产品不起皮，产品碳量控制精度很高，顶锤烧结后的合金钴磁值达6.8％～7.2％，但该工艺时间长达30个小时以上，也有长时间保温的步骤，还要氢气作载气脱蜡，排出的气体要点火燃烧处理，存在安全隐患和环境污染的危害；由于该烧结工艺没有契合石蜡在硬质合金制品排除的峰值曲线，炉内不可避免的会留有残余石蜡，还要采用氢气脉冲压力冲刷的危险工艺。而且只适合于生产硬质合金大制品的脱蜡和烧结。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中硬质合金生产工艺制品的烧结工艺曲线中升温过快，导致石蜡汽化快，而且保温时间较长，制品内、外部石蜡同时汽化，大量石蜡气体要同时从制品中排出，与石蜡排除峰值曲线不匹配，引起制品起皮、变形、裂纹以及存在安全隐患等问题，本发明提供了一种硬质合金石蜡生产工艺制品的烧结工艺。它能够匹配石蜡在制品中排除的峰值曲线，而且它的升温斜率实现了制品内、外部的受热能满足石蜡气体按先后次序匀速排出的目的，这样就能使制品在烧结过程中不会因烧结工艺原因而起皮、裂纹、变形和留有残碳。