[发明专利]一种非金属加工用硬质合金刀具基体材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种非金属加工用硬质合金刀具基体材料的制备方法，包括以下步骤：制备混合料，将Co，Cr₃C₂，Nb，TiC，Mo，Mn，Al，余量为WC混合；湿磨混合料，将上述混合料装入球磨机中，经球磨棒湿磨后，采用喷雾干燥塔干燥；压制成型，将混合料装入压膜框内并置于压机上，使粉末压缩而成所需形状及尺寸；烧结，以氢气为载体，在真空烧结炉中把压坯中的成型剂PEG进行脱除，氢气和PEG蒸汽被燃烧为水蒸气和CO₂，通过Ar气压坯在烧结炉中进行高温烧结，通过对温度的调整和气流的控制，得到不同性能的成品。本发明根据被非金属材料特性和工况特点，精确匹配硬质合金刀具材料的物理特性和形状特性，以保证刀具主体的基本力学性能和稳定性。

技术领域

本发明属于硬质合金材料技术领域，尤其是涉及一种针对碳纤维复合材料、石墨类非金属加工用硬质合金刀具基体材料的制备方法。

背景技术

碳纤维复合材料是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，其力学强度及稳定性都要远远优于普通的结构钢，以至于在航空航天领域、汽车制造领域以及其他对“轻便、高强度”有需求的场合都得到了广泛的应用。

但正是优于碳纤维复合材料的上述优点，该类材料并不易于加工，碳纤维复合材料的脆性大、硬度高并且加工时容易出现分层、撕裂和毛刺等问题，机械加工条件比较恶劣，因此，这对用于切割加工碳纤维复合材料的刀具也提出了潜在要求。

当刀具在切割碳纤维复合材料时，于切削面上摩擦力的存在，材料与刀具之间产生了大量的热量，而碳纤维复合材料的导热性小，导致了加工过程中的散热条件差，切削区域的热量聚集使温度迅速升高，不仅因为热膨胀率对加工效果有影响，过高的温度还会使刀具发生热反应，加剧其磨损；

同时，该类材料粉末状的切屑在切削区域相当于磨粒，在刀具与工件之间进给切割时亦会加速刀具的磨损。因此，如何制造出满足碳纤维复合材料切割加工需求的刀具一直是个难点。

此外，对于石墨加工，特别是精加工，同样一直是行业内的大难题，石墨的导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体，影响加工，加剧磨损，如果使用PCD刀具，加工后的产品表面粗糙度还会达不到要求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种根据被非金属材料特性和工况特点，精确匹配硬质合金刀具材料的物理特性和形状特性，以保证刀具主体的基本力学性能和稳定性，使其满足其加工需求的非金属加工用硬质合金刀具基体材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种非金属加工用硬质合金刀具基体材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备混合料，将8～30％Co，10～20％Cr₃C₂，0.3％～0.4％Nb，10～15％TiC，0.3％～0.4％Mo，0.5％～1.6％Mn，0.6％～1.2％Al，余量为WC,混合；

步骤2：湿磨混合料，将上述混合料装入球磨机中，配量300-350kg，以PEG为成型剂，以湿磨酒精为介质，经球磨棒湿磨20-24h后，采用喷雾干燥塔干燥；

步骤3：湿磨料的干燥，通过喷雾干燥使混合料具备良好的流动性和均匀的颗粒分布，湿磨介质乙醇通过挥发、冷凝全部回收利用，喷雾干燥以氮气为保护性气体，整个过程在密闭环境中进行，从而保证混合料不被污染；

步骤4：压制成型，将混合料装入压膜框内并置于压机上，使粉末压缩而成所需形状及尺寸，并通过半成品磨削加工得到成品所需的毛坯，以保证成品的尺寸，保证了混合料的充分利用；