[发明专利]一种基于液态氮冷却的硬质合金成型方法

说明书

本发明公开了一种基于液态氮冷却的硬质合金成型方法，包括：球磨、干燥、压制成型、烧结及冷却，所述冷却包括喷淋液态氮于经烧结完成的硬质合金表面，压力保持在0.2～0.7Mpa，具体包括以下步骤：当温度大于1500℃时，单位面积喷淋速度为500～800ml/min；当温度为1200～1500℃时，单位面积喷淋速度为400～500ml/min；当温度为750～1200℃时，单位面积喷淋速度为300～400ml/min；当温度为500～750℃时，单位面积喷淋速度为200～300ml/min；当温度小于500℃时，停止喷淋，硬质合金自然冷却，本发明通过控制不同温度段的冷却速度，达到控制结晶，改善硬质合金强度问题，并能够更好地解决硬质合金的硬度与强度，耐磨性和韧性及抗疲劳性之间存在的矛盾。

技术领域

本发明属于硬质合金领域，具体涉及一种基于液态氮冷却的硬质合金成型方法。

背景技术

硬质合金是一种以难熔金属化合物为基体，以铁族金属作为粘接剂，用粉末冶金方法制造的一种材料，由于这种材料在常温和高温条件下均具有高的硬度、高的机械强度和弹性模数，以及良好的化学稳定性和耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗氧化等优点，使它在现代工具材料、耐磨材料、耐腐蚀和耐高温材料等方面占据着重要地位。但是，由于硬质合金是难熔金属化合物和粘接相金属的统一体，难熔化合物硬而脆，粘接相金属软而韧，在这个统一体中难熔化合物和粘接相金属含量关系反映在性能上就是合金的硬度、耐磨性与合金的韧性、机械强度及抗疲劳性间此消彼长的关系：即合金的硬度与强度，耐磨性和韧性及抗疲劳性之间存在尖锐的矛盾。

硬质合金烧结过程中，高温阶段的金属粘结相(如Co)蒸发，冷却后会在硬质合金表面形成金属粘结相层薄膜，而硬质合金表面的这种粘结相层薄膜降低了基体与CVD或PVD涂层的结合力，现有技术中，硬质合金表面的粘结相层通常通过机械喷砂等方法去除，但去除硬质合金表面的粘结相层以后，硬质合金刀片的外表面的粘结相含量几乎只有中心部位的50％，这种情况下的硬质合金刀片的强度就变差。

试验证明，在冷却阶段，从烧结温度开始冷却，钴一直在析出，当温度下降到1200℃时，粘结相钴几乎停止析出，钴析出的多少跟冷却时间关系较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于液态氮冷却的硬质合金成型方法，通过控制不同温度段的冷却速度，达到控制结晶，改善硬质合金强度问题，并能够更好地解决硬质合金的硬度与强度，耐磨性和韧性及抗疲劳性之间存在的矛盾。

本发明为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种基于液态氮冷却的硬质合金成型方法，包括：

球磨、干燥、压制成型、烧结及冷却，所述冷却包括喷淋液态氮于经烧结完成的硬质合金表面，压力保持在0.2～0.7Mpa，具体包括以下步骤：

当温度大于1500℃时，单位面积喷淋速度为500～800ml/min；

当温度为1200～1500℃时，单位面积喷淋速度为400～500ml/min；

当温度为750～1200℃时，单位面积喷淋速度为300～400ml/min；

当温度为500～750℃时，单位面积喷淋速度为200～300ml/min；

当温度小于500℃时，停止喷淋，硬质合金自然冷却。

进一步地，所述冷却过程中，控制液态氮不同温度进行冷却，温度控制在-37～-50℃。

进一步地，所述球磨过程中，所述球磨时间为1～3h。

进一步地，所述烧结温度分别达到300～310、600～610、1000～1100℃时，保温25～30min，当烧结温度达到1500～1550℃时，经过50～60min降温至1150～1200℃继续加热至1500～1550℃并保温55～60min。