本發明涉及一種超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體的制備方法，可用于制造汽車、電子、航空機械及其他機械設備零部件加工用標準、非標硬質合金整體刀具。

背景技術：

由超細硬質合金棒材制成的整體硬質合金刀具如銑刀、鉸刀、鉆頭的綜合性能要高于傳統高速鋼刀具。配以合適的涂層技術，其綜合壽命要高出高速鋼刀具100倍以上。對于先進的加工中心來講，硬質合金刀具是其必配工具，高速鋼的彈性模量是無法滿足其高速切削要求。加之高速鋼刀具大量浪費國內寶貴的鎢鉬資源，目前超細硬質合金的使用量占刀具材料的50%以上。

超細硬質合金棒材由于硬度高，韌性低，目前，整體硬質合金刀具有效的制作方法是采用立方氮化硼或者金剛石砂輪刃磨成型切削刃和刀槽，而刀具加工的大部分工時消耗在刀槽的成型，其中寶貴的鎢資源也隨著磨削而白白損耗掉。為了提高加工效率，減少鎢資源浪費，有廠家嘗試采用硬質合金毛坯燒結前磨削成型刀槽的方法，此方法由于硬質合金軟坯強度低，且超細合金在加工過程中容易氧化等缺點，導致產品成品率低，產品尺寸及產品質量不易控制，難以批量應用。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種新的超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體的制備方法，旨在提高超細整體硬質合金刀具的加工效率和鎢資源利用率。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體的制備方法，其特征在于：該制備方法由下列步驟組成：

第一步，將超細WC、超細Co、超細VC以及Cr₃C₂濕混球磨24~72h后混合均勻，獲得各組分均勻的超細混合料，其中，所述超細WC粒度粒度為0.2～0.8μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為84～93.7%，所述超細Co粒度為0.6~1.5μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為6～14%，所述超細VC粒度為0.8~1.5μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為0～0.8%，所述Cr₃C₂ 粒度為0.8~1.5μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為0.3～1.2%；

第二步，所述超細混合料經干燥后，在真空捏合機中加入占所述超細混合料重量1~12%的粘合劑，捏合10~60min，將粘合劑與超細混合料充分混合均勻，將摻有粘合劑的超細混合料制粒后在注射成型機中將物料加熱到135~210℃，使物料呈熔融狀態，物料加熱后具有良好的流動性，然后在10~135MPa的壓力下采用注射成型的方式，將物料注入到模腔中，在模具中一次可同時成型2~8支預成型刀槽的超細硬質合金軟坯，超細硬質合金軟坯在水中并在200~600℃下溶解脫除所述粘合劑；

所述粘合劑的原料配方包括以下重量份的組分：

聚乙烯醇縮丁醛 10~30份，

聚甲基丙烯酸甲酯 2~5份，

聚乙二醇 65~90份，

非離子型聚丙烯酰胺 0.5~1份，

聚丙烯酸鈉 1~2份，

聚酰亞胺 0.05~0.1份，

油酸 0.1~1份，

其中，所述聚乙烯醇縮丁醛的分子量為30000~45000；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為10000~200000；所述聚乙二醇的分子量為600~15000；所述非離子型聚丙烯酰胺的分子量為8×10⁶~1×10⁷；所述聚酰亞胺的分子量為20000~30000，聚酰亞胺為粉末狀，其粒徑為0.5~5微米；

第三步，在第二步結束后，將所述超細硬質合金軟坯放置在低壓燒結爐中，于1340~1420℃溫度下燒結36～60h，高溫燒結時通過氬氣加壓促使合金致密化，壓力為1~10MPa，實現致密化，從而制備出不同規格的所述超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體。

上述技術方案中的有關內容解釋如下：

1. 上述方案中，所述粘結劑的原料配方還包括抗氧化劑，抗氧劑為吩噻嗪，其重量份為0.01~0.05份。吩噻嗪的作用是為了防止聚乙二醇在粉末注射成形加熱過程中的氧化。

2. 上述方案中，在所述第一步濕混球磨時，濕磨介質為工業酒精、丙酮以及己烷中的任意兩種的混合物，或者為工業酒精、丙酮以及己烷三者的混合物。

3. 上述方案中，所述超細VC即為超細碳酸亞乙烯酯粉，所述超細WC即為超細碳化鎢粉。

本發明技術方案的突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

1、本發明制備方法中的粘結劑組分中加入的聚乙烯醇縮丁醛在金屬粉末注射成形后可在坯體中形成骨架，加入微量的聚酰亞胺能夠進一步為金屬粉末在注射成形后的坯體提供支撐力，形成穩定的坯體結構；聚甲基丙烯酸甲酯與金屬和陶瓷粉末有良好的粘結力，使坯體具有較高的強度，可很好的保持壓坯形狀。

2、本發明制備方法中的粘結劑組分中加入的聚乙二醇與油酸對粉末具有良好的潤滑性，可有效的減少金屬粉料注射過程中金屬粉料中的內摩擦和粉料與注射成形機和模具間的外摩擦，減少動力損失，提高粉料的流變性；

3、本發明制備方法中的粘結劑組分中加入的非離子型聚丙烯酰胺既能為金屬粉末提供一定的粘結力，又能有效地降低金屬粉料注射過程中相互之間的摩擦阻力；而加入的聚丙烯酸鈉對整個粘結劑起到一定的分散作用，同時在金屬粉末注射成形過程中還能使粘結劑穩定地、均勻地分散至金屬粉末上。

4、該方案操作簡便、易實施，在注射成形粉料中加入占金屬粉料重量的1~12%的本發明的新型粘結劑，在注射成形時物料流動性好，壓坯缺陷少，強度高，且易于脫除，無有害分解、殘留物，可滿足金屬、陶瓷粉末注射成形的工藝和技術要求，經濟效益十分顯著。

5、本發明制備方法中的粘結劑不同于傳統石蠟基粘結劑，為水溶性粘結劑。由于所添加組分大多為水溶性的，因此，在粉末注射成形后毛坯可采用水溶解法將粘結劑脫除，與傳統石蠟基粘結劑用有機溶劑催化脫除法比，這是一種快速、廉價、無污染的脫除方法。

6、采用本發明制備方法生產的預成型刀槽超細硬質合金坯體，可大幅減少超細整體硬質合金刀具制作時的磨削量，因而可大幅提高刀具的生產效率，并減少鎢資源的浪費。

7、所述超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體用于制造汽車、電子、航空機械及其他機械設備零部件加工用標準、非標用高效硬質合金整體刀具。

附圖說明

附圖1為超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體生產流程圖；

附圖2為超細硬質合金坯體成型示意圖；

附圖3為超細硬質合金直槽鉸刀俯視示意圖；

附圖4為超細硬質合金直槽鉸刀主視示意圖；

圖中附圖標記的含義：1、模具流道；2、澆口；3、型腔。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

實施例1~3：一種超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體的制備方法

該制備方法由下列步驟組成：

第一步，將超細WC、超細Co、超細VC以及Cr₃C₂濕混球磨48h后混合均勻，獲得各組分均勻的超細混合料，其中，所述超細WC粒度粒度為0.5μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為87.2%，所述超細Co粒度為0.8μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為12%，所述超細VC粒度為1μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為0.3%，所述Cr₃C₂ 粒度為1.2μm，在所述超細混合料中的質量百分含量為0.5%；

第二步，所述超細混合料經干燥后，在真空捏合機中加入占所述超細混合料重量10%的粘合劑，捏合30min，將粘合劑與所述超細混合料充分混合后200目擦篩制粒，將摻有粘合劑的超細混合料制粒后在注射成型機中將物料加熱到200℃，使物料呈熔融狀態，物料加熱后具有良好的流動性，然后在100MPa的壓力下采用注射成型的方式，將物料注入到模腔中，在模具中一次可同時成型8支預成型刀槽的超細硬質合金軟坯，超細硬質合金軟坯在水中并在200~600℃下分段溶解脫除所述粘合劑；在濕混球磨時，濕磨介質為工業酒精、丙酮以及己烷三者的混合物；

所述粘合劑的原料配方包括以下重量份的組分：

聚乙烯醇縮丁醛 10~30份，

聚甲基丙烯酸甲酯 2~5份，

聚乙二醇 65~90份，

非離子型聚丙烯酰胺 0.5~1份，

聚丙烯酸鈉 1~2份，

聚酰亞胺 0.05~0.1份，

油酸 0.1~1份，

其中，所述聚乙烯醇縮丁醛的分子量為35000；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為15000；所述聚乙二醇的分子量為10000；所述非離子型聚丙烯酰胺的分子量為8×10⁶；所述聚酰亞胺的分子量為25000，聚酰亞胺為粉末狀，其粒徑為0.5~5微米；

第三步，在第二步結束后，將所述超細硬質合金軟坯放置在低壓燒結爐中，于1400℃溫度下燒結36h，高溫燒結時通過氬氣加壓促使合金致密化，壓力為8MPa，實現致密化，從而制備出不同規格的所述超細硬質合金預成型刀槽整體刀具坯體，參見附圖1至附圖4所示。

實施例1~3中所述粘結劑的制備方法：根據表1的配方將聚乙烯醇縮丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、非離子型聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚酰亞胺、油酸以及吩噻嗪按照各自的重量份數稱好后，在攪拌條件下將上述原料加入裝有水的桶中攪拌至混合均勻，制得所述金屬粉末注射成形用粘結劑。

上述金屬粉末注射成形用粘結劑由以下重量份的組分組成，如表1所示：

表1

綜上所述，采用此法生產的預成型刀槽超細硬質合金刀具坯料可精確控制刀槽尺寸，并可保證合金組織均勻致密，與傳統生產方法比，提高了刀具制作效率提高到80%以上，減少了30%以上的鎢資料浪費，值得在業內廣泛推廣應用。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。