[发明专利]高钴硬质合金模具的表面渗硼改性方法

说明书

本发明公开了高钴硬质合金模具的表面渗硼改性方法，解决现有技术中因溢钴现象导致的涂层品质和成品率降低的问题。本发明的方法将渗硼粉料与所述模具的坯料在高温条件下反应，硼原子由所述坯料的表面渗入并形成过渡层，对所述坯料中的深层钴进行封闭。本发明方法简单，操作简便，能有效地将深层钴封闭在低钴表面以下，为金刚石的形核、附着和生长提供一个有利环境，提高高钴硬质合金模具的涂层品质和成品率。

技术领域

本发明属于拉丝模生产技术领域，具体涉及高钴硬质合金模具的表面渗硼改性方法。

背景技术

作为线材拉拔的必要生产资料，拉丝模的耐用性与经济性左右着企业的经济效益。主流拉丝模有三种类型，第一种是普通硬质合金拉丝模，硬质合金坯料经修模、抛光、镶套后成为成品供拉丝使用，这种拉丝模成本低廉、生产周期短，但寿命低性价比低，小型拉丝企业使用较多；第二种为金刚石复合涂层拉丝模，该类型拉丝模为在硬质合金表面沉积一层纳米级别的金刚石-石墨复合涂层，再经过抛光、镶套成为成品使用，复合涂层模具具有寿命长(达到硬质合金5-10倍)、性价比高的优点，但单价比普通硬质合金拉丝模贵数倍，生产周期也相对较长，大型拉丝模厂使用多；第三种为聚晶模，也称钻石模，聚晶模模芯是以硅或钴为粘结剂将人造金刚石在高温下烧结而成，其耐磨性能达到硬质合金10-30倍。聚晶模耐磨性高寿命长，耐高温性好不易烧毁，但是价格昂贵，普及率不高，主要用在微丝的拉拔上。

在硬质合金生产过程中，钴作为粘结剂将碳化钨颗粒粘结在一起，钴在拉丝模涂层过程中对金刚石的生长具有很强的毒副作用，钴会催化金刚石相形成石墨相，被称为“毒瘤”，所以涂层前的预处理会对拉丝模表面进行脱钴处理，脱钴处理工作做到位，拉丝模表面钴含量达到一个允许的低值时，金刚石才能在表面正常生长，形成致密高纯度的金刚石膜。但是，脱钴深度有限，平均在10-20μm左右，同时涂层过程中硬质合金温度达到上千度，这会让深处高钴区域的钴原子向贫钴表面迁移，形成溢钴现象，溢钴现象的发生将大大降低涂层的品质与成品率。

因此，提供高钴硬质合金模具的表面改性方法，将深层钴封闭在低钴表面以下，为金刚石的形核、附着和生长提供一个有利环境，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供高钴硬质合金模具的表面渗硼改性方法，解决现有技术中因溢钴现象导致的涂层品质和成品率降低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的高钴硬质合金模具的表面渗硼改性方法，将渗硼粉料与所述模具的坯料在高温条件下反应，硼原子由所述坯料的表面渗入并形成过渡层，对所述坯料中的深层钴进行封闭。

进一步地，所述渗硼粉料由以下重量份的原料组成：四硼酸钠10-13份，氟硼酸钾15-20份，活性炭粉40-50份，碳化硅粉20-25份，金刚石微粉1-5份。

进一步地，所述渗硼粉料由以下重量份的原料组成：四硼酸钠11份，氟硼酸钾18份，活性炭粉45份，碳化硅粉23份，金刚石微粉3份。

进一步地，所述活性炭粉的粒度为5000目，所述碳化硅粉的粒度为2000目。

进一步地，所述四硼酸钠、氟硼酸钾的粒度均不得大于500目。

进一步地，所述金刚石微粉为W0.5金刚石微粉。

该方法具体包括以下步骤：

步骤1：制备渗硼粉料：按比例称取渗硼粉料的各原料，混合均匀；

步骤2：将所述坯料置于洁净石墨盘中，将配制好的渗硼粉料均匀撒满所述石墨盘，使渗硼粉料填满所述石墨盘，将所述坯料包覆；

步骤3：将经步骤2处理的石墨盘送入高温真空反应炉中，在一定的温度和压力下反应后，自然冷却至常温后取出，清洁所述模具坯料。