[发明专利]一种矿山工具用硬质合金及其制备方法

说明书

本发明的矿山工具用硬质合金通过调整镍粉，钴粉，铁粉，氧化锰，钨粉，钽粉，碳粉的比例，科学地将上述原料通过经过混合、真空高温压制成型与烧结后，得到强度与硬度优良的硬质合金。本发明制备的矿山工具用硬质合金晶粒分布均匀，粗晶含量少，粒径离差系数低，材料的抗冲击疲劳能力和使用寿命更高。本发明的硬质合金制备方法简单易行，可方便用于大批量生产。

技术领域

本发明涉及一种合金工艺，特别是硬质合金，更具体地，涉及一种矿山工具用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，具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，被誉为“工业牙齿”，广泛用于刀具材料、机械加工、航空航天、高压高温试验等领域。国内市场上普遍应用的硬质合金硬度可达HRA86-93，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍保持高硬度。

各种矿用截齿及刀具，都是使用矿用硬质合金材料制作，在现有的矿用硬质合金材料中，主要由硬度较高、耐温性较好的碳化钨和耐温性较好的粘结剂钴均匀混合后烧结而成，使硬质合金具有较好的耐温、耐磨及冲击韧性等特性。但易出现龟裂、塌块等情况而使报废，使用寿命短，工具更换、维修费用高，易影响使用企业的生产效率和生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种矿山工具用硬质合金，提供了一种热作矿山工具用硬质合金及其生产方法，本发明的硬质合金具有极好的耐温、耐磨及冲击韧性等特性。使用寿命长，使用矿山工具作业生产效率高。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

公开的矿山工具用硬质合金，按重量份数计，所述硬质合金通过以下原料制备得到：镍粉2-5份、钴粉5-15份、铁粉5-10份、氧化锰8-15份、钨粉30-60份、钽粉15-30份、碳粉15-30份，除渣剂、球化剂1-3份，成型剂6-10份，按比列混合，其中碳粉：(钨+坦)＝0.1-1。

镍、钴、铁作为联合粘结剂，总含量不超过30％，其中镍不超过5％，本发明硬质合金无磁性，镍的加入能够提高材料的防腐防锈性能。氧化锰起细化晶粒，提高材料韧性的作用，钨、坦与碳粉在高温下反应，生成碳化钨和碳化钽，主要为硬质合金提供高硬度、耐磨性和高强度。

本发明中，碳与钨、坦在高温下发生反应，低温下混合均匀，这样有利于提高碳化钨、碳化钽在粘结剂中的分布均匀性以及粘结强度，可以达到原子级别的结合，从而提高整体材料的力学性能。

同时，多余的碳粉在高温下沸腾、冷却，然后均匀分散在各颗粒之间的间隙，起到润滑增韧作用，从而提高材料韧性以及耐磨性能。

进一步地，所述钴粉的粒径为0.5-1μm，铁粉的粒径为3-8μm，镍粉的粒径为2-5μm，钨粉的粒径为6-7μm，氧化锰的粒径为5-15μm，碳粉的粒径为1.0-2.0μm，钽粉的粒径为4-6μm。

传统的硬质合金制备选用碳化钨粉末做原料，需要先进行制备或购买碳化钨粉末和碳化钨粉末，再将上述粉末与镍粉等原料一起混合，高温烧结成硬质合金；因为生产高质量硬质合金制品，必须严格控制合金中的总碳。虽然影响硬质合金制品总碳因素很多，但在碳化钨原材料品质稳定的情况下，成形剂的应用对产品总碳的影响是一个非常重要的方面。

本申请采用碳粉，钨粉，镍粉为主要原料，添加铁粉，氧化锰、钴粉、钽粉等原料，不但省去了碳化钨粉末的繁杂的制备工序，且碳化钨的质量能有效控制。

本发明公开上述矿山工具用硬质合金的制备方法，包括以下制备步骤：

S1将上述硬质合金原料加入球磨机，并注入球磨介质后混合1-3h，然后进行真空干燥；其中球磨比为4-6：1；所述真空干燥的真空度为0-0.3Pa，干燥温度为400-500℃，干燥时间为1-3h；