[发明专利]一种金属加工高性能硬质合金及其制备方法

说明书

本发明涉及硬质合金技术领域，尤其涉及一种金属加工高性能硬质合金及其制备方法。所述硬质合金各原料及其质量百分含量为：碳化钨70‑80％，钴粉8‑15％，碳化钛4‑8％，碳化钽4‑6％，碳化铌2‑4％，碳化铬0.3‑0.8％。所述高性能硬质合金采用碳化钨、钴粉和碳化钽以及特定比例的第三项稀有金属碳化物相配合，既能有效的抑制碳化钨晶粒的长大，又保证合金的冲击韧性的稳定，同时提高合金的硬度及耐磨性，增加使用寿命。

技术领域

本发明涉及硬质合金技术领域，尤其涉及一种金属加工高性能硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金是一种高效工具材料和结构材料，主要应用于数控机床精密加工刀具技术领域，还可用于模具和凿岩、矿上、建筑等工程机械耐磨技术领域，对工业发展和科技进步起到了重要的推动作用。

传统硬质合金是以钴、镍、铁单质原酸为粘结相，以碳化钨为硬质相，通过简单机械混合后、压制成型，再进行高温烧结，制备获得，但是获得的硬质合金结合力差，物理性能指标不高，孔隙度高，强度低，硬度不够，耐磨性差，效率低，加工件表面光洁度差，无法满足现有工业发展的需求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明通过采用碳化钨、钴粉、碳化钽以及第三项稀有金属碳化物相配合，充分利用各元素的有点，采用高能球磨方法进行混合，获得粒度小，表面均匀涂覆钴相的碳化钨颗粒，通过特定比例第三项稀有金属碳化物的加入，有效的抑制碳化物晶粒的长大，保证合金的冲击韧性，同时提高合金的硬度及耐磨性，获得了强度好，硬度高，耐磨性好且使用寿命长的高性能硬质合金。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种金属加工高性能硬质合金，所述硬质合金各原料及其质量百分含量为：碳化钨70-80％，钴粉8-15％，碳化钛4-8％，碳化钽4-6％，碳化铌2-4％，碳化铬0.3-0.8％。

进一步的，所述碳化钽、碳化铌和碳化铬的质量比为5:2.5-4.0:0.2-0.8。

进一步的，所述碳化钨的粒度为1.0～1.1μm，钴粉的粒度为0.8～1.2μm，碳化钽和碳化铌的粒度为1.0～2.0μm，碳化铬的粒度为2.0～4.0μm，碳化钛的粒度为3.0～5.0μm。

基于同一发明构思的，本发明还提供了一种金属加工高性能硬质合金的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：

S1:将碳化钨、炭黑、钛白粉和碳化钽、碳化铌、碳化铬混合球磨后碳化处理获得固溶体，并将所述固溶体进行粉碎获得固溶体粉末；

S2:将所述固溶体粉末与钴粉混合进行冷冻水湿磨后真空干燥获得复合粉末；

S3:将所述复合粉末进行压制成型，并进行烧结和加压烧结，自然冷却并清洗获得高性能硬质合金。

进一步的，所述步骤S1中的碳化处理过程的工艺参数为：

碳化温度为2000-2200℃；碳化时间为60-80min。

进一步的，所述步骤S2中冷冻水球磨的固液比为4:1-2；球磨时间为60-80h，真空干燥温度为90-120℃，真空干燥时间为5-8h。

进一步的，所述步骤S3中烧结过程的温度为1450-1460℃；保温时间为60-70min。

进一步的，所述步骤S3中加压烧结过程的温度为1400-1450℃压强为40-60MPa，保温时间为60-80min。

有益效果：

(1)本发明高性能硬质合金采用碳化钨、钴粉和碳化钽以及特定比例的第三项稀有金属碳化物相配合，既能有效的抑制碳化钨晶粒的长大，又保证合金的冲击韧性的稳定，同时提高合金的硬度及耐磨性，增加使用寿命。