[发明专利]一种双金属复合硬质合金颗粒熔铸工艺及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别是涉及一种双金属复合硬质合金颗粒熔铸工艺及其制成的破碎机锤头、衬板、捣固镐或其它机械设备配件等耐磨双金属复合产品。

背景技术

硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴(Co)或镍(Ni)、钼(Mo)为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，其显微硬度大于1800kg·mm²，特别是它的高硬度和耐磨特性即使在500℃的温度下也基本保持不变，甚至在1000℃时仍具有很高的硬度。但是，也由于硬质合金的硬度高，而不宜进行机械加工，所以一般采用机械结合或焊接的方式应用于机械部件中。

采用机械结合的缺陷是，硬质合金与基体材料之间的结合不可靠，在工作中经常出现脱落、断裂的现象，从而损坏设备，影响零件的使用寿命，造成材料浪费，也提高了设备的维护成本。而焊接结合方式虽能形成表层部分熔合，相对机械结合来说更加牢固、可靠，但是就部分工件例如破碎机锤头来说，其结合力相对于工作受力来说仍显不足。

近年来，经郑州鼎盛工程技术有限公司与西安交大联合研制，采用在大型锰钢锤头中镶嵌硬质合金预制块体陶瓷预制芯板的方法，来提高锰钢锤头的耐磨性能。然而，对于硬质合金在镶嵌制造过程中，高温氧化对碳化物类型和基体材料组织结构的影响以及硬质合金预制块体的韧性、强度、断裂、脱落等特点有待研究改进；并且，此技术只适用于铸造大型锤头(单重50公斤以上)，且只能以硬质合金预制块的形式生产，工艺及生产成本较高，缺乏竞争力。

此外，申请人早前采用先将硬质合金柱状体放在模具内，再浇注基体材料合金溶液的方法，制备双金属复合产品，所得产品能够实现硬质合金材料与基体材料的冶金结合，具有较好的耐磨度。但是，在进一步实践中申请人逐渐发现，采用这一方案的产品仍会出现硬质合金部分呈块状脱落的现象，因而有待进一步加以改进。

由此可见，现有技术中的双金属复合工艺及其产品仍存在不足，如何创设一种可进一步加强硬质合金材料与其他金属材料之间的熔合，避免脱落、分离，提高产品使用寿命，并可进一步提升耐磨度、降低工艺难度和生产成本的新的双金属复合硬质合金颗粒熔铸工艺及其产品，实属当前本领域的重要改进目标之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双金属复合硬质合金颗粒熔铸工艺及其产品，使其进一步加强硬质合金材料与其他基体金属材料之间的熔合，避免脱落、分离，提高产品使用寿命，并可进一步提升耐磨度、降低工艺难度和生产成本，从而克服现有产品和工艺的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种双金属复合硬质合金颗粒熔铸工艺，包括以下步骤：将硬质合金颗粒料放置在模具中；向模具中浇注基体材料合金溶液，浇注温度至少比基体材料熔点高50℃以上；淬火、冷却，制得双金属复合产品。

作为本发明的一种改进，所述的硬质合金颗粒大小为0.1mm×0.1mm×0.1mm～20mm×20mm×20mm。

所述的浇注温度至多比基体材料熔点高200℃。

所述的硬质合金颗粒料为球状体、半球体、规则多面体或不规则多面体形状。

所述的放入模具中的硬质合金颗粒料的总体积与基体材料的体积比为10～50％。

所述的淬火温度950-1050℃。

所述的基体材料为铸铁或中、低合金铸钢。

所述的硬质合金颗粒料均匀放置在模具中与双金属复合产品的工作部分表层对应处。

此外，本发明还提供了一种应用上述工艺制造的双金属复合硬质合金颗粒熔铸产品，所述的硬质合金颗粒与基体材料的熔解结合层厚度为0.03～0.5毫米，硬质合金部分硬度为HRC80--90。

所述的产品为破碎机锤头、衬板、铁路捣固镐或机械设备配件。

采用这样的设计后，本发明采用颗粒状硬质合金原料，并通过控制高温氧化对碳化物类型和基体材料组织结构性能的影响，进一步强化了硬质合金材料与基体金属材料之间的冶金熔合，从而有效避免了硬质合金预制块体的断裂、脱落，进一步加强了双金属复合产品的强度、韧性和耐磨度，改善了双金属复合产品的适应范围和使用寿命，同时还降低了工艺难度和生产成本，更适于推广应用。

具体实施方式

本发明双金属复合硬质合金颗粒熔铸工艺具体包括以下步骤：