[发明专利]一种矿用硬质合金复合球齿及其制备方法

摘要

本发明公开了一种矿用硬质合金复合球齿及其制备方法，所述矿用硬质合金复合球齿由聚晶金刚石层、中间层、硬质合金基体层组成；硬质合金基体层的下端为圆柱体，上端为半球体；聚晶金刚石层通过中间层与硬质合金基体层的半球体外表面粘接，聚晶金刚石层与中间层的厚度之和为2.05‑2.3mm；中间层由碳氮化钛和立方氮化硼组成，硬质合金基体层由碳氮化钛、立方氮化硼和钴粉组成；经硬质合金基体层的制备、中间层和聚晶金刚石层的制备、高压烧结制得钴含量呈由外向内增加的梯度分布的矿用硬质合金复合球齿。本发明工艺简单，制得的复合球齿具有很高的耐磨性和韧性，能够大幅提升使用寿命，提高工作效率，降低操作成本。

主权项

一种矿用硬质合金复合球齿，其特征在于，由聚晶金刚石层、中间层、硬质合金基体层组成；所述硬质合金基体层的下端为圆柱体，上端为半球体，半球体的球心与圆柱体的上表面的圆心位置相同；所述聚晶金刚石层通过中间层与硬质合金基体层的半球体外表面粘接，所述聚晶金刚石层与中间层的厚度之和为2.05‑2.3mm；所述聚晶金刚石层采用的是聚晶金刚石，所述中间层按照质量百分比的原料由碳氮化钛50‑60％和立方氮化硼40‑50％组成，所述硬质合金基体层按照质量百分比的原料由碳氮化钛50‑60％、立方氮化硼34‑44％和钴粉6‑7％组成；它的制备方法，包括以下步骤：(1)硬质合金基体层的制备：按照质量比，称取碳氮化钛50‑60份、立方氮化硼34‑44份和钴粉6‑7份并加入球磨机中，以无水酒精为介质，硬质合金球为研磨体，研磨12小时后，分离出混合物料并将其置于温度为60‑80℃的烘箱内干燥6‑8h，手工研磨，过120‑200目筛，然后加入混合物料总质量1.8‑2％的聚乙烯醇浓度为5％的聚乙烯醇水溶液混合均匀并烘干至混合物料的含水量为0.08‑0.12％，再将混合物料填充到球齿模具中压制成型，在氮气或者氩气保护下于1280‑1300℃烧结120‑150min，最后将其温度降至300‑350℃均温3h，冷却至室温得到钴含量呈梯度分布的硬质合金基体层；(2)中间层和聚晶金刚石层的制备：按照质量比，称取碳氮化钛50‑60份和立方氮化硼40‑50份并混合均匀，再将其预压成与硬质合金基体层相配合的空心半球体状的中间层，置于硬质合金基体层的上端球体外表面；接着在中间层的外表面预压聚晶金刚石层，得到待复合的硬质合金球齿，此时中间层与聚晶金刚石层的厚度之和为2.5‑2.8mm；(3)高压烧结：对待复合的硬质合金球齿进行去油污和去表面氧化膜处理后，在4.8‑5.0GPa的压力下、1300‑1320℃的温度下保持20‑30min，最后在1000‑1050℃进行退火处理5‑8min，空冷至常温，即得到矿用硬质合金复合球齿。