[发明专利]一种适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金及其制备方法

权利要求书

1.一种适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金，其特征在于，按重量份数计，通过以下原料制备得到：聚乙烯蜡和线性低密度聚乙烯30-75份、钴粉和铁粉15-30份，钨粉15-20份，镍粉3.0-5.0份，铜粉6.0-9.0份，二氧化硅3.0-5.0份，氧化锰0.1-0.3份，除渣剂、球化剂2.0-4.0份，成型剂5.0-8.0份；其中，聚乙烯蜡和线性低密度聚乙烯的质量比为1:2-4，钴粉和铁粉的质量比为1:1-2。

2.根据权利要求1所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金，其特征在于，所述钴粉的粒径为0.5-1.5μm，所述铁粉的粒径为3.0-5.0μm，所述钨粉的粒径为2.0-5.0μm，所述镍粉的粒径为6.0-7.0μm，所述铜粉的纯度为超细铜粉，铜粉的粒径为1-100nm，所述二氧化硅的粒径为50-90nm，所述氧化锰的粒径为8-12μm。

3.一种由权利要求1或权利要求2所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

(1)称取钴粉、铁粉、钨粉、镍粉、铜粉混合球磨，球磨后的混合粉末真空干燥过筛制得混合粉末一；

(2)将聚乙烯蜡和线性低密度聚乙烯加入无水乙醇中，水浴加热并不断搅拌至溶解，倒入步骤(1)制备的混合粉末一，持续水浴加热和搅拌至溶剂蒸发，形成粘稠料浆；

(3)将步骤(2)制得粘稠料浆和二氧化硅、氧化锰、除渣剂、球化剂、成型剂混合，置入注塑机进行注塑成型，得注塑坯；所述注塑机的注射温度为320-400℃、注射压力为80-120Mpa，模具温度为90-120℃；将料浆真空干燥、过筛，制得混合粉末二；

(4)将干燥好的混合粉末二放入捏合机中，保持温度130-150℃，密炼1.5-2.5h，然后模压成块；将料块在真空状态下，加温到1400-1500℃，保持2-3h进行烧结；

(5)缓慢降温到1100-1200℃，保温1.0-1.5h，同时外加超声波作用，超声波强度2.2-3.5KW/m²，使材料分散均；然后快速冷却到800-900℃，保温1.2-1.5h；然后急速冷却到600-680℃，保温1.8-2.5h，然后放入0-4℃的水中急速冷却至常温。

4.根据权利要求3所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的真空干燥的真空度为-0.5-0.3Pa，干燥温度为200～250℃。

5.根据权利要求3所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述除渣剂主成分为二氧化硅和三氧化二铝，所述二氧化硅含量73％-75％，所述三氧化二铝含量15％-18％，余量为微量元素和杂质。

6.根据权利要求3所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述成型剂为橡胶、聚乙烯蜡和线性低密度聚乙烯和聚乙二醇的任意一种。

7.根据权利要求3所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的烧结为阶段性升温，具体步骤为：

Y1.预热阶段：将温度升到500-550℃，升温速率为60-75℃/min，保温0.5-0.8min；

Y2.低温烧结阶段：将温度升到1000-1100℃，升温速率为110-130℃/min，保温2.0-2.5min；

Y3.高温烧结阶段：将温度升到1200-1300℃，升温速率为110-120℃/min，保温1.5-2.0min。

8.根据权利要求3所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)的缓慢降温的冷却速度为8-10℃/min，所述快速冷却的冷却速度为20-30℃/min，所述急速冷却的冷却速度为40-50℃/min。

9.根据权利要求3所述适于碳素钢与合金钢加工的硬质合金的制备方法，其特征在于，烧结在氮气的保护气氛下进行。