[发明专利]一种刀具用高耐磨合金材料及其制备方法

说明书

一种刀具用高耐磨合金材料及其制备方法，该合金材料的原料由基料、晶粒细化剂和增强剂组成，其中，基料由纳米碳化钛、纳米氮化钛、碳化钨、碳化铌、铜粉和钴粉，晶粒细化剂由碳化铬、硼化锆、氧化铈、碳化钼和氮化镁组成，增强剂为纳米晶勃姆石、氮化锰和氮化铝混合而成。本发明制备的合金材料的硬度最高可达到HRA112.7，抗弯强度最高可达3017N/mm²，具有良好的耐磨损性能，从而可以有效的延长所加工刀具的寿命以及提高刀具的切削效率。

技术领域

本发明涉及到合金材料领域，具体的说是一种刀具用高耐磨合金材料及其制备方法。

背景技术

刀具作为切削过程的直接执行者，在工件的切削加工过程中不可避免地存在着磨损和破损等现象，特别是在高速切削中，刀具的磨损尤为严重。高速难加工材料时，由于切削温度很高，刀具的扩散磨损成为刀具的主要磨损机理之一。

磨损后的刀具寿命急剧下降，工件表面粗糙度上升，工件的尺寸往往会超出设计公差。虽然及时换刀可以解决部分工件精度的不足的问题，但对于加工航空航天、新型模具等难加工材料，特别涉及到有国防要求的大型或精密零件，过频的换刀会增加整体零件的重复定位误差，达不到设计要求。

硬质合金应用于制造业的加工刀具，具有硬度高、良好的高温性能和优秀的耐磨性能，号称工业的牙齿，做为金属切削用合金随着组分变化衍生出针对各种材质牌号。

碳化钨基硬质合金由于其高强度、高硬度、高耐磨性和高红硬性，被广泛地用作切削刀具、矿山工具和耐磨零件等，从冲击韧性和耐磨性综合要求而言，低钴粗晶粒合金结构能满足这种要求。但是目前我国对金属陶瓷在性能方面的改进仍不理想，现有金属陶瓷的洛氏硬度和抗弯强度仍有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种刀具用高耐磨合金材料及其制备方法，该合金材料中加入了晶粒细化剂，从而在烧结时抑制了晶粒的生长，从而提高了硬质合金的硬度和耐磨性，同时，其中添加有增强剂，也能够进一步的提高合金材料的强度和耐磨性能。

本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种刀具用高耐磨合金材料，该合金材料的原料由基料、基料重量6-8%的晶粒细化剂和基料重量4-5%的增强剂组成，其中，按照重量比，基料由55-60份的纳米碳化钛、8-12份的纳米氮化钛、12-14份的碳化钨、7-9份的碳化铌、5-7份铜粉和3-5份钴粉，晶粒细化剂由5-7份的碳化铬、4-5份的硼化锆、2-3份的氧化铈、1-2份碳化钼和1-2份的氮化镁组成，增强剂为12-16份的纳米晶勃姆石、4-6份的氮化锰和2-3份的氮化铝混合而成。

所述晶粒细化剂中还含有1-2份的碳化铍。

所述增强剂中还含有0.5-1份的纳米碳化硅。

上述刀具用高耐磨合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按照上述的比例分别称取各材料混合磨粉，并在氢气氛围中还原得到贫碳合金粉末，再将贫碳合金粉末压制成型后真空烧结，从而得到预烧结基体；

2）对得到的预烧结基体在氢气氛围中，在1480-1500℃进行渗碳处理110分钟，得到渗碳后的硬质合金材料；

3）将渗碳后的硬质合金材料放入模具中进行烧结，从而得到产品；

在将渗碳后的硬质合金材料放入模具中烧结之前，预先在模具的内壁涂覆一层保护涂料，该保护涂料由有机基体、有机基体重量5-7%的钛白粉以及有机基体重量12-16%的添加剂混合而成，其中，添加剂为石墨、碳化硅粉和硼化锆以1:5:10的重量比混合而成，有机基体为氯磺化聚乙烯、聚氧丙基甘油醚、醋酸乙酯、羧甲基纤维素、正丁醇和吐温-80以8:6:35:4:12:7的重量比混合而成。

所述烧结为多段式烧结，具体步骤如下：