[发明专利]冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料及其制备方法，属于硬质合金技术领域。

背景技术

随着紧固件行业的快速发展，具有高强度、高硬度、高韧性优点的硬质合金在冷镦模具领域已逐步代替合金工具钢被广泛使用，主要用于直接接触工件的部位，将硬质合金作为模芯压入钢材料外套中，其更耐磨更高效，使用寿命提高十几至几十倍。但是随着紧固件形状的多样性以及冷镦机鐓打速度的提升，要求合金高耐磨性的同时，还要求高的韧性、优良的耐腐蚀和高的红硬性。通常硬质合金耐磨性和韧性是相矛盾的，合金耐磨性越高，则韧性越差。硬度高时，韧性低，脆性增大，韧性与硬度难以兼顾，经常依靠牺牲其中一项性能才能满足另一项性能。现有技术生产的硬质合金基本没有考虑冷镦成形过程中合金的腐蚀性和红硬性的问题，因此这些因素均限制了冷镦成形用硬质合金性能的提高，严重影响了产品的广泛应用。

中国专利CN102220534A公开了“一种强化硬质合金粘结相的方法”，该方法通过在WC-Co或WC-Co-Ni硬质合金中加入占合金中Co或Co+Ni质量分数分布为3～5wt％Cr₃C₂与0.3～0.5wt％的Ln(稀土)，同时对烧结态合金进行包括超固线淬火热处理、-180℃～-190℃液氮深冷处理以及400℃～450℃中温回火处理在内的集成后续处理，使合金粘结相产生纳米弥散强化效应。中国专利CN1010080664A公开了“一种晶须增韧碳化钨-钴基硬 质合金材料及其制备方法”，通过添加碳化钛晶须，依靠晶须在材料中所起到的裂纹桥联合偏转、拔除效应等作用，提高材料韧性的方法。中国专利CN102912205A公开了“一种Sr₂Nb₂O₇增韧WC-8％Co硬质合金复合材料及其制备方法”，通过添加铁电陶瓷第二项Sr₂Nb₂O₇，依靠其压电性和铁电性，增加裂纹扩展阻力，实现合金增韧的方法。中国专利CN103882275A公开了“一种增韧硬质合金及其制备方法”，通过粗、中、细三种粒度的碳化钨、钴粉或钴粉和镍粉、碳化铬粉经过球磨、压制、烧结和油淬，从而达到增韧的效果。上述已公开的专利技术方案均可以在一定程度上实现硬质合金韧性的提高，但都是针对特定应用领域的硬质合金，所表现出的性能主要适用于刀具、矿用、辊环、部分工况的冷镦模等耐磨零件性能要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料及其制备方法，在保证硬质合金耐磨性的前提下，强化粘结相，提高合金的韧性、耐腐性和红硬性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料，包含以下重量百分比成分：碳化钨WC：77～72.4％，钴Co：22～25％，镍Ni：0.5～0.8％，碳化铬Cr₃C₂：0.3～0.8％，WC-TiC-NbC固溶体：0.2～1％。

进一步地，上述的冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料，其中，所述WC-TiC-NbC固溶体的粒度为2～4μm，固溶体中WC:TiC：NbC的质量比为3.5～4.5：2.5～3.5：2.5～3.5。

更进一步地，上述的冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料，其中，所述碳化钨的粒度为2.5～6.5μm。

更进一步地，上述的冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料，其中，所述钴的粒度为1～2μm，所述镍的粒度为1～2μm。

更进一步地，上述的冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料，其中，所述碳化铬为200目过筛的粉状。

本发明冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按配比将碳化钨、钴、镍、碳化铬以及WC-TiC-NbC固溶体放入滚动球磨机内，在湿磨球与混合料配比下，加入湿磨介质和成型剂，球磨10～13小时；

2)将湿磨后的浆料利用喷雾塔进行干燥制粒，喷雾压力为1～1.3MPa；

3)干燥后的合金粉末进行压制成型，放入1～6MPa的低压烧结炉中于1360～1380℃保温30～60min，烧结炉冷却至室温后获得烧结态合金制品；

4)将烧结态合金在-180℃～-190℃液氮深冷处理，保温1～2小时，然后在200℃～300℃低温回火处理，保温20～30分钟。