[发明专利]一种地矿用硬质合金材料的处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金生产制造领域，具体为一种可用于地矿钻采设备中耐磨件制备的地矿用硬质合金材料的处理工艺。

背景技术

一般来说，现有技术中的硬质合金材料由于其高耐磨性能以及刚度在很多工业领域得到应用，特别在矿山采掘、地质勘探、石油开采、管道铺设、隧道挖掘等领域。其中，在地矿开采领域经常需要用到的一些硬质合金元件（如钎片、硬质合金球齿、开山钻探设备的钻头采掘机械的截齿以及一些打磨设备的打磨头部件等）基本都是采用钴含量为8~12%左右的普通WC原料添加钴粉在1420~1450℃的温度区间下烧结而成的硬质合金材料制成。由于采用普通的WC作为原料，其所制成的地矿用硬质合金在耐冲击与磨损性能方面的表现都不甚理想；同时，由于这一类的地矿用硬质合金的烧结温度在1420~1450℃之间，其烧结成品中的部分晶粒尚未发育完整，容易导致此类制备工艺的合金工件本体的内部结构不稳定，影响其使用寿命。

此外，在晶粒内部存在有一定的残余内应力，由于未经过后期深冷处理等操作，残留于硬质合金中的内应力在受到外力冲击时快速释放容易使得硬质合金元件内部产生裂缝，进而造成元件断裂失效，若不进行更换还容易导致安全事故。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种地矿用硬质合金材料的处理工艺，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种地矿用硬质合金材料的处理工艺，其制备原料及质量百分比配比为：

WC ：      85~90%

钴粉：       9~14%

Cr粉：      0.2~2%

炭黑：     0.1~0.2%

其具体制备步骤可表述为：

1、将上述原料按100%的总比例进行配比混合，然后加入球磨机的球磨容器中，并在球磨机的球磨容器中加入占原料总质量1.5-2.5%的石蜡进行球磨，球磨时间为8~20h；

2、将球磨后的混合料取出，干燥成粉末，并采用模压方式压制成型；

3、利用烧结炉在1450~1520℃条件下对压模成型的材料进行保温，保温时间为1~2小时；

4、对烧结后的产品进行深冷处理，深冷温度为-60℃，保温时间为0.5~1h，处理后既得成品。

在本发明中，所述WC选用高温碳化后的WC超粗颗粒，其颗粒的粒度范围为15~20μm。

在本发明中，所述钴粉选用球形钴粉，其钴粉的颗粒粒度的选用范围为3~5μm。

在本发明中，所述球磨过程中球磨容器中所加入的石蜡采用熔点为42-48℃的全精炼石蜡。

有益效果：本发明的硬质合金地矿材料由于采用高温碳化发育完整的粗颗粒晶粒WC，材料更耐磨，脆性小，产品不容易崩裂；而添加Cr元素是为了应付凿岩过程有可能存在的腐蚀性环境，从而扩大产品的应用范围，而对合金材料进行深冷处理是为了消除残余应力，使产品在反复冲击与磨损过程中不易破裂。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面举实例搭配图1的工艺流程图对本发明进行详细描述。

实施例一：

在实施例一中，硬质合金材料用于制备硬质合金钎片，其制备原料包括：WC：88g、钴粉：10.8g、Cr粉：1g、炭黑：0.2g，其中，WC选用高温碳化超粗颗粒，粒度范围为15~20um，而钴粉采用球形钴粉，其粒度范围为3~5um。

将上述原料按配比混合后，加入球磨机的球磨容器中，同时在容器中还加入2g熔点为46℃的石蜡，利用球磨机进行球磨，球磨时间为10h。球磨后的料浆干燥成适宜的混合物料，然后采用模压压制成波浪形状的合金钎片毛坯。

将模压压制成型的钎片毛坯放入烧结炉中，利用烧结硬质合金的烧结炉在1450℃条件下保温烧结2小时；将烧结后的产品进行深冷处理，深冷温度为-60℃，保温时间为1h，待深冷操作过程完成后取出材料既得钎片成品。

实施例二：

在实施例二中，硬质合金材料用于制备在中高风压潜孔钻具中广泛应用的硬质合金球齿，其制备原料包括：WC：90g、钴粉：9g、Cr粉：0.8g、炭黑：0.2g，其中，WC选用高温碳化超粗颗粒，粒度范围为15~20um，而钴粉采用球形钴粉，其粒度范围为3~5um。