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碳化鎢基硬質(zhì)合金的制造方法

文檔序號:3299571閱讀:846來源:國知局

專利名稱::碳化鎢基硬質(zhì)合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金,更具體地說,本發(fā)明是關(guān)于精密沖壓模具用的碳化鎢基硬質(zhì)合金的制造方法。碳化鎢基硬質(zhì)合金的傳統(tǒng)制造方法是,先用鎢粉加碳黑制成碳化鎢,然后在碳化鎢中加入適當比例的鈷(3~20%),經(jīng)球磨、烘干、制粒、成型和燒結(jié),制得WC-Co類硬質(zhì)合金毛坯。鎢粉碳化過程中需要1300~1900℃的高溫。高溫碳化不僅需要消耗大量的能源,而且很難得到細晶粒的碳化鎢。細顆粒的鎢粉可以降低碳化溫度,生產(chǎn)出較細的碳化鎢粉,但細鎢粉本身的生產(chǎn)工藝很復(fù)雜,成本較高。中國雜志《硬質(zhì)合金》,1984年第4期上發(fā)表了“低溫碳化法制取WC-Co粉末的研究”一文,該文公開了一種制備WC-Co粉末的方法,將W+6.9%C+4.1%Co3O4的混合料在900℃下碳化2小時可制得WC-Co粉末,總碳6%左右,游離碳小于0.1%。利用該方法可制得中、細顆粒的WC粉。在上述WC-Co粉末中,添加一定量的鈷,經(jīng)燒結(jié)即可制得性能較好的硬質(zhì)合金。但該合金的WC平均粒度為1.2微米~1.6微米,仍不能滿足精密沖壓模具的精度要求。在制造WC-Co合金時,為了抑制燒結(jié)過程中WC晶粒長大,往往加入一些晶粒長大抑制劑,例如VC、NbC、TiC、TaC等。按照傳統(tǒng)工藝,這些抑制劑都是在燒結(jié)前球磨混合合金料時添加的。雖然VC是很好的晶粒長大抑制劑,但在制造實用的硬質(zhì)合金時,卻很少使用它。其原因是VC的加入往往使WC基硬質(zhì)合金的強度明顯下降,而且易于脆裂。本發(fā)明采用一種簡易的方法,卻獲得了意想不到的良好效果。本發(fā)明的目的是提供一種用中顆粒鎢粉制備細晶WC基硬質(zhì)合金的簡易方法。用本方法所制得的硬質(zhì)合金具有很好的硬度和抗彎強度,而且制造成本較低。本發(fā)明的制造方法是,首先將中顆粒鎢粉、碳黑、四氧化三鈷、五氧化二釩混合料,在950~1300℃溫度下進行碳化1~1.5小時,制成WC90.54~98%-Co0~7.35%-VC0.1~3.47%的碳化料(均為重量百分數(shù)),然后用上述碳化料加上鈷制成WC-VC-Co硬質(zhì)合金。上述所制得的碳化料的最佳配比為WC92.5~96.2%-Co3~7%-VC0.50~3%(重量百分數(shù));最佳碳化溫度為1100~1170℃。本發(fā)明的特點在于,使用中顆粒鎢粉(平均粒度1.5-2.0微米)便可制得細晶合金。在碳化工藝中,除配加碳黑之外,還同時添加Co3O4和V2O5,使得碳化過程在1150±20℃的較低溫度下進行。這是由于Co3O4被氫氣還原成鈷后,與鎢和碳生成了Co3W,Co6W6C,Co3W3C等中間產(chǎn)物,對鎢粉的碳化起到催化作用,大大促進了鎢粉在較低的溫度下碳化。在鎢粉碳化階段同時加入V2O5,其目的是在鎢粉碳化的同時,V2O5也被碳化生成VC。這樣做的好處是,節(jié)省了單獨制備VC的工序,更重要的是,V2O5的比重小于VC,因而,對于加入同樣重量的VC來說,所加入V2O5的體積是VC的2.5倍,這可以保證料混合得更均勻。在V2O5碳化成VC的過程中可以抑制鎢粉碳化時的顆粒最大。所制得的VC在燒結(jié)過程中對WC晶粒長大再次起到抑制作用,即起到兩次抑制的作用。利用本發(fā)明的方法所制備的WC-VC-Co粉末,根據(jù)燒成條件,按照傳統(tǒng)工藝方法,加入適量的碳黑和鈷粉,經(jīng)球磨、烘干、制粒、成型、燒結(jié),即可制得硬質(zhì)合金毛坯?,F(xiàn)有的硬質(zhì)合金制造設(shè)備和制造工藝都適用于本發(fā)明的硬質(zhì)合金的制造。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的制造方法作進一步的描述。例1~例6均采用市售工業(yè)純原料。例1至例5為本發(fā)明范圍的實施例,例6為對比實例。各實例中的原料粉末按表1所示的配比稱出。表1</tables>碳化前,先分析鎢粉的含氧量,碳黑、V2O、Co3O4在烘箱內(nèi)干燥4小時。然后原料粉末在不銹鋼球磨筒中進行混合,球料之比為2∶1,干混6小時。將混合好的料置于石墨舟中,蓋好,在Fe-Cr-Al電阻爐內(nèi),在氫氣氣氛中于1100~1170℃下碳化1~1.5小時。經(jīng)破碎、過篩后,取樣分析含鈷量、總碳含量及游離含量。有關(guān)碳化工藝條件及碳化結(jié)果的情況,如表2所示。下面介紹試制CV8和CV15兩個牌號的合金,其成分分別為8%Co+0.5%VC+WC和15%Co+0.5%VC+WC。稱量碳化好的混合料WC-Co-VC,根據(jù)燒結(jié)條件配以適量碳黑于球磨桶中混24小時后,再根據(jù)所需合金牌號加入適量鈷粉繼續(xù)球磨46小時,再加入3%切片表2</tables>石蠟混合2小時后出料。球料之比為3~4∶1,研磨介質(zhì)為汽油。料漿過320目篩,干燥至適當程度進行制粒,過篩,真空干燥。將合金粉模壓成型,于氫氣氣氛中排蠟,于1420~1460℃下燒結(jié)1小時,即制得合金毛坯。這兩種牌號合金的性能與YG8、YG15的性能見表3。表3</tables>由表3可以看出,用本發(fā)明的方法制備的合金CV8和CV15與國內(nèi)現(xiàn)有的YG8和YG15相比,有明顯的積極效果,其硬度值和強度值都有較大的提高,而且WC晶粒平均尺寸明顯小于YG類合金。由于用中顆粒鎢粉制成了細晶粒合金,大大降低了細晶粒合金的制造成本。利用本發(fā)明制造的合金材料已制造了顯像管電子槍元件精密拉伸模具和切斷模具,一次刃磨壽命可加工零件35萬件以上,滿足了生產(chǎn)的要求,取得了意想不到的良好效果。權(quán)利要求1.一種碳化鎢基硬質(zhì)合金的制造方法,其技術(shù)特征在于,首先將中顆粒鎢粉、碳黑、四氧化三鈷、五氧化二釩混合料,在950~1300℃溫度下進行碳化1~1.5小時,制成WC90.54~98%-Co0~7.35%-VC0.1~3.47%的碳化料(均為重量百分數(shù)),然后用上述碳化料加上鈷制成WC-VC-Co硬質(zhì)合金。2.如權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金的制造方法,其技術(shù)特征在于,所制得的碳化料的配比為WC92.5~96.2%-Co3~7%-VC0.50~3%(均為重量百分數(shù))。3.如權(quán)利要求1或2所述的硬質(zhì)合金的制造方法,其技術(shù)特征在于,所述碳化溫度為1100~1170℃。全文摘要本發(fā)明公開了一種碳化鎢基硬質(zhì)合金的制造方法。首先將中顆粒鎢粉、炭黑、四氧化三鈷、五氧化二釩混合料在950~1300℃溫度下進行碳化1~1.5小時,制成WC+Co+VC的碳化料,然后用上述碳化料加上鈷制成WC-VC-Co硬質(zhì)合金。采用這種方法可以很簡便地用中顆粒鎢粉制得細晶的硬質(zhì)合金。這種合金特別適合應(yīng)用于制作精密沖壓模具。文檔編號C22C29/08GK1066889SQ91103269公開日1992年12月9日申請日期1991年5月16日優(yōu)先權(quán)日1991年5月16日發(fā)明者孫景,王洪禮申請人:天津大學(xué)
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