[发明专利]一种表面具有金字塔形貌的硬质合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面具有金字塔形貌的硬质合金及其制备方法，属于硬质合金材料技术领域。本发明采用精确配制的特殊硬质合金原材料配方，同时采用真空液相烧结工艺制备硬质合金，所制备的硬质合金具有金字塔表面形貌。实施例的结果表明，本发明制备的硬质合金的相对密度高于99.0％，硬度为16～18GPa，断裂韧性为6～9MPa·m^1/2。因此，本发明制备的硬质合金表面具有特殊形貌、相对密度高、硬度高、耐磨性好等优点。本发明的制备原材料、工艺和设备均相对简单，制造成本低。

技术领域

本发明涉及硬质合金材料技术领域，尤其涉及一种表面具有金字塔形貌的硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金是由高硬度难熔的金属碳化物粉末(WC、TiC等)为主相，以过渡族金属钴(Co)、镍(Ni)、钼(Mo)、铁(Fe)等作为粘结相高温烧结而成的一种合金材料。硬质合金多采用金属粉末冶金工艺、高温液相烧结的方法进行制备。硬质合金具有高强度、高硬度、高韧性等许多优异性能，故而被广泛地应用于切削、钻孔、采矿、工具成形及耐磨零件等领域。与高速钢相比，硬质合金具有较好的红硬性，当温度超过600℃时，其硬度高于室温下的高速钢；当温度超过1000℃时，其硬度仍然高于常温碳钢。

鉴于硬质合金刀具正在向高效、高精度、高可靠性和专用化方向发展，并且由于在高速切削加工中所产生的切削热对硬质合金刀具的磨损比常规切削高得多，对硬质合金材料的硬度、强度、耐磨性、韧性、抗冲击能力、高的红硬性和化学稳定性有更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面具有金字塔形貌的硬质合金及其制备方法，本发明的方法制备的硬质合金表面具有金字塔形貌，且该硬质合金具有相对密度高、韧性高、耐磨性好、使用寿命长的优点，同时具有相对较高的硬度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种表面具有金字塔形貌的硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

将硬质合金原料与成形剂混合，进行球磨，干燥后，得到混合粉体；

将所述混合粉体进行压制，将所得坯体进行冷等静压，得到成型毛坯；

将所述成型毛坯依次进行预烧结和真空液相烧结，得到表面具有金字塔形貌的硬质合金；

所述硬质合金原料包括以下质量百分含量的组分：

碳化钨70～80％，钴粉7～15％，镍粉8％，钼粉2％，碳化钛2～3％，氮化钛1～2％。

优选的，所述成形剂为石蜡，所述硬质合金原料与成形剂的质量比为1:0.01～0.03。

优选的，所述球磨介质为四氯化碳，所述球磨的时间为24～48h，所述球磨的转速为200～300r/min，所述球磨的球料比为5～10:1。

优选的，所述干燥的温度为70～80℃，所述干燥的时间为2～4h。

优选的，所述冷等静压的压力为100～150MPa；所述冷等静压的升压时间为5～10min，保压时间为5～10min。

优选的，所述预烧结的温度为600～900℃，保温时间为1h，真空度为10E^-1～10E^-2Pa。

优选的，所述真空液相烧结的温度为1350～1450℃，保温时间为1～2.5h，真空度为10E^-2～10E^-3Pa。

优选的，所述硬质合金原料中各组分的粒径独立地为0.5～2.0μm。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的表面具有金字塔形貌的硬质合金。