[发明专利]一种汽车铝合金加工用超细硬质合金刀片的制备方法

说明书

技术领域

一种汽车铝合金加工用超细硬质合金刀片的制备方法，属于粉末冶金领域。

背景技术

铝合金材料硬度低、熔点低并且切削时易形成积屑瘤，从而造成被加工工件尺寸精度差、 表面粗糙等。所以，在切削铝合金时，选择合适的刀具对产品的质量有着重要的影响。传统的 铝合金切削刀具为金刚石刀具(据统计在整个PCD刀具的应用中约有67％用于铝合金加工)， 具有切削寿命长、切削速度高、耐冲击性好和工件表面质量稳定等优点，但是金刚石刀具的 价格昂贵，使得铝合金加工成本高昂。

硬质合金是用粉末冶金方法生产，由硬质的碳化物和软质的粘接金属组成的硬质合金， 因而具有高的强度和硬度，耐磨性好，红硬性好，热膨胀系数小，弹性模量高以及化学稳定 性好等一系列优良性能。尤其是材料的晶粒度达到0.1～0.6μm以后(即超细尺寸)，其硬度 和强度将有大的突破，可以用于铝合金材料的切削加工。

目前制造超细硬质合金的方法主要为采取超细的WC粉末，超细的Co粉，并添加一定量 的晶粒抑制剂。其中超细WC粉末的制备方法主要有直接碳化法、氢气还原WO碳化法、流化 床还原碳化法，添加的晶粒抑制剂主要有：VC、Cr₃C₂、NbC、TaC、TiC、ZrC、Mo₂C和等。 经过大量的实验，并综合实践经验，发明出一种汽车铝合金加工用超细硬质合金刀片的制备 方法。

发明内容

本发明主要针对超细硬质合金在球磨过程中容易团聚，在烧结过程中易长大等问题等特 点，采取不同的措施。其过程主要包括粉末的配制，高能球磨，压制成型和真空烧结四个步 骤：

(1)先对粒度为0.4～0.6μm的超细WC粉末，粒度为0.8～1.2μm的Co粉，粒度为1.0～1.5μm 的VC和Cr₃C₂粉末进行一定比例的配制成混合粉末；

(2)对混合粉末进行高能球磨处理；

(3)将球磨处理后的粉末压制成生坯；

(4)对生坯进行真空烧结；

本发明的超细硬质合金刀片的制备方法过程，进一步特征：

(1)Co粉为5.0～7.0wt％，抑制剂VC和Cr₃C₂为0.4～0.6％(质量比例为1∶1)，其余为超 细WC；

(2)将配制好的混合粉末，在行星式球磨机中进行高能球磨处理，球磨介质为无水乙醇，球 磨机转速为200～400r/min，研磨时间为24～36h，研磨球为直径Φ6mm的超细硬质合金球， 球料比(wt％)为50∶1～100∶1；

(3)利用真空干燥炉将球磨后的粉末干燥，添加80％的SD橡胶成型剂干燥后在200T压力机 上进行压制成型；

(4)压制成型的生坯在真空烧结炉中烧结成型，其中真空度为1～5Pa，烧结温度为1420℃， 保温30min；

本发明的优点在于：该方法生产的硬质合金具有高硬度，高强度，高韧性，高热导率 和高的耐磨性能，其刀片具有高切削寿命长、好的耐冲击性和高的工件表面质量，并且适用 于高速铝合金切削。

具体实施方式

实例1：称取超细WC粉末92.9g，Co粉为6.5g，抑制剂(VC、Cr₃C₂，质量比例为1∶1) 0.6g配制成混合粉末。将配制好的混合粉末，在行星式球磨机中进行高能球磨处理，其中球 磨介质为无水乙醇，球磨机转速为400r/min，研磨时间为36h，研磨球为直径Φ8mm超细硬 质合金球，球料比(wt％)为100∶1。利用真空干燥炉将球磨后的粉末干燥，添加80％的SD 橡胶成型剂，干燥后在200T压力机上进行压制成型。压制成型的生坯在真空烧结炉中烧结成 型，其中真空度为1～5Pa，烧结温度为1420℃，保温30min。

实例2：称取超细WC粉末94.1g，Co粉为5.5g，抑制剂(VC、Cr₃C₂，质量比例为1∶1) 0.4g配制成混合粉末。将配制好的混合粉末，在行星式球磨机中进行高能球磨处理，其中球 磨介质为无水乙醇，球磨机转速为400r/min，研磨时间为36h，研磨球为直径Φ8mm超细硬 质合金球，球料比(wt％)为100∶1。利用真空干燥炉将球磨后的粉末干燥，添加加80％的 SD橡胶成型剂，干燥后在200T压力机上进行压制成型。压制成型的生坯在真空烧结炉中烧 结成型，其中真空度为1～5Pa，烧结温度为1420℃，保温30min。