專利名稱：一種高硬度超細硬質合金及其制造方法
技術領域：
本發明屬于合金材料制造工藝技術領域，具體地說，是一種高硬度超細硬質合金及其制造方法。
背景技術：
硬質合金是由難熔金屬盒粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。具有硬度高、耐磨、強度和韌性好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，其被廣泛用作刀具材料。目前國內在金屬切削半精加工和精加工所用的刀具一般為YT和YW系列硬質合金刀具，加入的 TiC能提高刀具的硬度及紅硬性，但是TiC會使合金的韌性偏低，不利于加工脆性材料和切削有沖擊的領域，同時普通YT類硬質合金的晶粒較粗，制得的刀具刃口不夠鋒利，不能制造高精度的零部件。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有優越的硬度和良好韌性的高硬度超細硬質合金，提供一種新的復合硬質合金配方；本發明的另一目的是提供一種制造高硬度超細硬質合金的工藝方法。為達到上述目的，本發明所采用的方案如下
一種高硬度超細硬質合金，其要點是該合金采用超細碳化物WC作為硬質相，以 Co作為粘結相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC 90-90. 4%, Co 8%, VC :0. 2 0. 6%, NbC :0. 6%, TaC :0. 8%。為了使本發明具有更加優越的硬度和良好韌性，上述WC的晶粒度選擇為0. 4 μ m， 所述Co的晶粒度選擇為1. 42 μ m。一種高硬度超細硬質合金的制造方法，其特征在于包括如下步驟
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按300 400ml/kg加入純度 99. 99%的無水乙醇作為球磨介質，先球磨20 48小時，然后在加入粘結相Co，再球磨時間 60 80小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度80 120 0C ；
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結一體爐中燒結；
(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質合金。作為優選步驟(1)中在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比3:1 6:1。作為優選其特征在于步驟(5)中燒結過程分為三個燒結階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結階段溫度為1400°C，保溫1.證。作為優選將制得的高硬度超細硬質合金進行性能測試，根據GB3851-83測試硬質合金的抗彎強度，從而得到抗彎強度為1500 1700MPa ；根據GB7887-87測試硬質合金的維氏硬度，從而得到維氏硬度為2000 2100 HV30 ；根據GB3488-83標準檢測硬質合金的顯微組織，從而得到硬質合金的晶粒度為380 MOnm。本發明的顯著效果是由于選用了細WC粉以及采用適量的VC、NbC和TaC做晶粒長大抑制劑，細化了合金的晶粒，降低合金的空隙度，并提高了合金中面心立方Co的含量， 可使得硬質合金中WC的平均晶粒度達390 540nm，硬質合金的硬度HV3tl達2000 2100， 硬質合金的抗彎強度MPa 1500 1700 ；加入的NbC能提高合金的高溫硬度與高溫強度， 同時在切削過程中提高合金與鋼的粘結溫度，減緩合金成分向鋼中擴散，提高刀具使用壽命。本發明的合金晶粒細小，具有高溫硬度與強度，并且具有良好的抗磨損性能，可用作精加工刀具的合金材料。


圖1是本發明的工藝流程圖2是本發明高硬度超細硬質合金的微觀結構組織圖； 圖3是普通硬質合金的微觀結構組織圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1
如圖ι所示，一種高硬度超細硬質合金，該合金采用超細碳化物WC作為硬質相，以Co 作為粘結相，以vc、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC :90%， Co 8%, VC 0. 6%，NbC 0. 6%, TaC:0. 8% ；其中所述WC的晶粒度為0. 4 μ m,所述Co的晶粒度為 L 42 μ m0上述高硬度超細硬質合金采用如下步驟制得
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按300ml/kg加入純度99.99% 的無水乙醇作為球磨介質，在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比3:1，先球磨20小時，然后在加入粘結相Co，再球磨時間60小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度 IOO0C ；
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結一體爐中燒結，燒結過程分為三個燒結階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結階段溫度為1400°C，保溫1.釙。(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質合金。對制得的高硬度超細硬質合金進行性能檢測，根據GB3851-83測試硬質合金的抗彎強度，其值為1500MPa ；根據GB7887-87測試硬質合金的韋氏硬度，其值為2000 HV30 ；根據GB3488-83標準硬質合金的顯微組織，其晶粒度為540nm。實施例2:
如圖1所示，一種高硬度超細硬質合金，該合金采用超細碳化物WC作為硬質相，以 Co作為粘結相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC 90. 2%, Co 8%, VC 0. 4%, NbC :0. 6%, TaC :0. 8% ；其中所述 WC 的晶粒度為 0. 4 μ m,所述 Co 的晶粒度為1.42ym0上述高硬度超細硬質合金采用如下步驟制得
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按;350ml/kg加入純度99.99% 的無水乙醇作為球磨介質，在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比4. 7:1，先球磨34小時，然后在加入粘結相Co，再球磨時間72小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度80°C;
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結一體爐中燒結，燒結過程分為三個燒結階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結階段溫度為1400°C，保溫1.釙。(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質合金。對制得的高硬度超細硬質合金進行性能檢測，根據GB3851-83測試硬質合金的抗彎強度，其值為1600MPa ；根據GB7887-87測試硬質合金的韋氏硬度，其值為2068 HV30 ； 根據GB3488-83標準硬質合金的顯微組織，其晶粒度為380nm。本實施例2中的高硬度超細硬質合金與普通硬質合金微觀結構組織對比分別見圖2和圖3 在本發明中通過添加0. 4%VC+0. 6%NbC+0. 8%TaC后，VC、NbC和TaC能有效的降低合金的平均晶粒尺寸，從而提高合金的硬度、抗磨損性能。實施例3
如圖ι所示，一種高硬度超細硬質合金，該合金采用超細碳化物WC作為硬質相，以Co 作為粘結相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC :90. 4%， Co 8%, VC 0. 2%，NbC 0. 6%，TaC:0. 8% ；其中所述WC的晶粒度為0. 4 μ m,所述Co的晶粒度為 L 42 μ m0上述高硬度超細硬質合金采用如下步驟制得
(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按400ml/kg加入純度99. 99%的無水乙醇作為球磨介質，在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比6:1，先球磨48小時，然后在加入粘結相Co，再球磨時間80小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；
(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度 120 0C ；
(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網待用；
(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；
(5)燒結將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結一體爐中燒結，燒結過程分為三個燒結階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結階段溫度為1400°C，保溫1.釙。(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質合金。對制得的高硬度超細硬質合金進行性能檢測，根據GB3851-83測試硬質合金的抗彎強度，其值為1700MPa ；根據GB7887-87測試硬質合金的韋氏硬度，其值為2100 HV30 ； 根據GB3488-83標準硬質合金的顯微組織，其晶粒度為460nm。本發明中加入的抑制劑VC、NbC和TaC不同比例是所測得的硬度和抗彎強度如下表所示
權利要求
1.一種高硬度超細硬質合金，其特征在于該合金采用超細碳化物WC作為硬質相，以 Co作為粘結相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC :90-90. 4%, Co 8%, VC :0. 2 0. 6%, NbC :0. 6%, TaC :0. 8%。
2.根據權利要求1所述的一種高硬度超細硬質合金，其特征在于所述WC的晶粒度為0. 4 μ m，所述Co的晶粒度為1. 42 μ m。
3.根據權利要求1所述的一種高硬度超細硬質合金的制造方法，其特征在于包括如下步驟(1)濕磨將WC、VC、NbC和TaC按比例加入球磨桶，同時按300 400ml/kg加入純度 99. 99%的無水乙醇作為球磨介質，先球磨20 48小時，然后在加入粘結相Co，再球磨時間 60 80小時，球磨過程中每隔12小時翻動球磨筒一次；(2)干燥將球磨后的濕料過320目篩網過濾，并在真空干燥箱中干燥，干燥溫度80 120 0C ；(3)摻膠干燥后的粉料過80目篩網，按110ml/kg加入汽油橡膠溶液后干燥，然后過 60目篩網待用；(4)壓制將步驟(3)得到的粉料在單柱液壓機上壓制成7.02X8. 04X24. 74 mm3的B 型條；(5)燒結將步驟(4)所得的B型條放置于真空燒結一體爐中燒結；(6)冷卻將步驟(5)中的B型隨爐冷卻至室溫，并將該B型條取出，從而制得高硬度超細硬質合金。
4.根據權利要求3所述的一種高硬度超細硬質合金的制造方法，其特征在于步驟(1) 中在球磨桶中按比例加入WC、VC、NbC和TaC時，球料比3:1 6:1。
5.根據權利要求3所述的一種高硬度超細硬質合金的制造方法，其特征在于步驟(5) 中燒結過程分為三個燒結階段，脫膠階段溫度從室溫升值500°C，時間為1. 5h ；固相燒結階段溫度從500°C升至1230°C，時間為1. 5h ；最高燒結階段溫度為1400°C，保溫1.證。
6.根據權利要求3所述的一種高硬度超細硬質合金的制造方法，其特征在于制得的高硬度超細硬質合金的硬度為2000 2100 HV30 ；抗彎強度為1500 1700MPa，晶粒度為380 540nm。
全文摘要
本發明公開一種高硬度超細硬質合金及其制造方法，該合金采用超細碳化物WC作為硬質相，以Co作為粘結相，以VC、NbC和TaC作為抑制劑，該合金的組成成分及重量含量如下WC90-90.4%，Co8%，VC0.2～0.6%，NbC0.6%，TaC0.8%；所述高硬度超細硬質合金的制造方法包括如下步驟濕磨、干燥、摻膠、壓制、燒結、冷卻。采用上述制造方法得到的高硬度超細硬質合金晶粒細小，具有高溫硬度與強度，并且具有良好的抗磨損性能，可用作精加工刀具的合金材料。
文檔編號C22C1/04GK102383020SQ20111036177
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者姜愛民, 蔣顯全 申請人:重慶市科學技術研究院