[发明专利]一种降低硬质合金摩擦系数的方法

说明书

一种降低硬质合金摩擦系数的方法，其特征在于：依次包括下列步骤：（1）硬质合金的原料依次经过配粉、球磨、喷雾干燥制粒、压制成型后，放入低压烧结炉中烧结、保温；（2）将烧结后的合金冷却至600~900℃保温1~2h，然后以5~10℃/min的速度冷却至400~500℃保温1~2h，再以5~10℃/min的速度冷却至室温得到烧结态合金；（3）将烧结态合金在‑180℃~‑190℃液氮深冷处理；（4）加热至350℃~400℃进行回火处理，最后得到硬质合金。本发明的方法最终金相组织为WC颗粒、hcp晶体结构Co和fcc晶体结构Co，hcp晶体结构的Co降低了合金的摩擦系数，提高合金挤压软金属的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种降低硬质合金摩擦系数的方法，尤其是细颗粒硬质合金性能改进方法，属于硬质合金制造技术领域。

背景技术

硬质合金是用粉末冶金方法生产的，由难熔金属化合物（WC、TiC、TaC和NbC等）和粘结金属（Co、Ni、Fe）组成，具有硬质相和粘结相组织结构特征，具有最佳强度、硬度与韧性匹配性的复合材料，合金中固溶体粘结相简称粘结相，硬质相的平均晶粒度简称合金晶粒度。合金晶粒度<2微米的细晶硬质合金具有较高的耐磨性和较高的强度，主要用于耐磨件

硬质合金是一种以难熔金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC等)为基体，以过渡族金属(Co、Fe和Ni)为粘结相，采用粉末冶金方法制备的金属陶瓷工具材料。由于其高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小以及化学性质稳定等优点，在金属切削工具、木材切削工具、石油矿山钻具、复合材料加工工具、冷成型工具，耐磨零件和热轧轧辊等方面有着重要的应用。

硬质合金的硬度远高于模具钢，广泛应用于各类模具的制作，特别是铝材和铜材等软金属挤压的模具中。

我国硬质合金高端产品过少，产品的工艺稳定性和产品的性能稳定性较差，每万元产值的矿产资源和能源消耗量是发达国家同类企业的5~10倍。目前改进硬质合金性能的方法主要有三个方向：晶粒细化、涂层硬质合金、添加稀有金属及添加稀土元素。这些方法虽然取得了一定的研究性成果，但均存在不同程度的缺陷，而制备工艺的不足也限制了新型硬质合金材料的实际推广应用。

晶粒细化主要是针对超细和纳米级硬质合金，但存在晶粒长大和生产工艺难控制的问题。涂层硬质合金仍未从根本上解决硬质合金基体材料韧性和抗冲击性较差的问题。添加稀土元素可以改善硬质合金的微观组织并提高其力学性能，但由于添加方式、形态、种类和数量的不同以及研究手段的不同，各研究结论有所不同，提出的机理也有差异，甚至相互矛盾。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低硬质合金摩擦系数的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种降低硬质合金摩擦系数的方法，该方法依次包括下列步骤：

步骤（1），硬质合金的原料依次经过配粉、球磨、喷雾干燥制粒后得到合金粉末，合金粉末在经过压制成型后，放入低压烧结炉中在1360~1400℃烧结、保温；

步骤（2），将烧结后的合金冷却至600~900℃并且保温1~2h，然后以5~10℃/min的速度冷却至400~500℃并且保温1~2h，再以5~10℃/min的速度冷却至室温得到烧结态合金；

步骤（3），将烧结态合金在-180℃~-190℃液氮深冷处理；

步骤（4），将深冷处理后的合金加热至350℃~400℃进行回火处理，最后得到硬质合金，所述硬质合金为WC-Co合金或WC-Co-Ni合金。

上述技术方案中的有关内容解释如下：