[发明专利]网状结构硬质合金钎片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网状结构硬质合金钎片，即微观结构具有网状形貌的硬质合金钎片，具体涉及一种微观结构具有网状形貌的高镍的硬质合金钎片材质及其制备方法。

背景技术

硬质合金钎片钎片是一类用量巨大、应用面宽广的高效凿岩工具，主要用在资源勘探、能源开采、工程建设等需要凿岩钻掘的领域。近十年来，为满足我国经济建设的快速发展的需要，凿岩钻掘产业得到快速发展，直接促进了对硬质合金钎片钎片的需求量大幅度增加。目前，我国常规的钎片用硬质合金钎片成分和性能如表1所示。

表1  常规钎片用硬质合金钎片的成分和性能

可见，硬质合金钎片中平均钴含量达到了10%。据统计，我国凿岩产业对硬质合金钎片的需求量在每年3000吨左右，因此，对钴的需求量为300吨。而钴金属是一种稀有金属，在我国的储量很少，需要大量进口，而且价格昂贵，波动较大，最高时超过了90万/吨。相比较而言，金属镍在我国有一定的储量，且金属镍的价格一般都明显低于钴价。由于金属镍的性能与钴接近，可以替代金属钴作为硬质合金的粘结相。因此，长期以来，许多国家都在研究采用镍来代替钴，在一些领域取得了成功的应用。然而，由于镍的硬度远低于钴，在粘结金属含量相同的情况下，镍基硬质合金的硬度要低于钴基硬质合金1HRA以上，使得合金耐磨性下降明显，详见《硬质合金生产原理》（王国栋，冶金工业出版社，P39）。因此，只能少量的使用镍来代替钴，一般在粘结相中的比例不超过30%。当镍在粘结相中的比例超过30%时，合金的硬度和耐磨性明显下降，从而降低了含镍硬质合金的实际使用效果，限制了含镍的硬质合金钎片在凿岩行业中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍含量高且具有高耐磨性的钎片用硬质合金及其制备方法，该合金具有网状结构的微观形貌，镍含量在粘接相中比例超过30%、达到53.6%以上，其实际使用寿命能够达到钴基硬质合金钎片使用寿命。

本发明的网状结构硬质合金钎片，在硬度较低的镍基硬质合金网状基体上分布有一定数量的另一种高硬度的钴基硬质合金团粒；团粒在网状结构硬质合金钎片中所占重量比例为75~80%；网状硬质合金钎片的硬度为HRA≥86,Ni：（Ni+Co）≥53.6%。

基体中镍的重量百分比为30%，余量为WC。

团粒中钴的重量百分比为5.5~6.5%，余量为WC；团粒单独烧结后的硬度HRA在90~92，矫顽磁力Hc为12~14 kA/m。

本发明的网状结构硬质合金钎片的制备方法依次包括以下步骤：按照网状结构硬质合金钎片中网状基体的成分及性能要求，将原料进行配料、湿磨、干燥过筛，然后掺入成型剂，制备成料浆；按照网状结构硬质合金钎片中团粒的成分及性能要求，将原料进行配料、湿磨、干燥过筛，然后掺入成型剂，制备成团粒；将重量百分比为75~80%的团粒与料浆混合20~30min；将上述混合料在干燥箱中干燥，干燥温度80~95℃；将干燥后混合物过筛，然后压制；最后进行烧结，形成网状结构硬质合金钎片，烧结温度：1340~1350℃。

本发明的网状结构硬质合金钎片，其中硬度较高的钴基硬质合金钎片作为团粒，硬度较低的高镍基硬质合金钎片作为网状基体，由于团粒的硬度较高，因此耐磨性好，而基体的硬度低韧性好，从而达到了高耐磨性与高韧性的统一，应用于制作矿用硬质合金钎片，具有高的耐磨性，达到了粘接相含量基本相同的钴基硬质合金钎片的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的网状结构硬质合金钎片的微观组织照片（X500）。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。

具体实施方式

实施例1：网状结构硬质合金钎片——YN20牌号材质及其制备方法

YN20牌号材质由A^＃材质与B^＃材质复合而成，用于制作钎片，其中A^＃材质用于制备硬质合金钎片团粒，B^＃材质用于制备硬质合金钎片基体。其成分和性能如表2所示，重量百分比为80：20。

首先按照表2中A^＃的成分要求配料，采用常规硬质合金的制备方法，即：配料后，在300L球磨机中进行湿磨，球料比为3：1，研磨介质为酒精，加量为300mL/kg，湿磨时间30~40h；湿磨后过400目筛网，再干燥，干燥温度80~95℃；干燥后过筛，然后掺入成型剂，制粒。A^＃取样烧结后的性能典型值如表2所示，烧结温度1450±10℃。