[发明专利]一种多齿头硬质合金复合柱齿及其制备方法

权利要求书

1.一种多齿头硬质合金复合柱齿的制备方法，其特征在于：将硬质合金复合柱齿在高度方向上设计成齿头部和齿身部，所述齿头部包括2~3个齿头（2），所述齿头（2）呈轴对称分布，所述齿身部包括一个齿身（3）；所述制备方法包括以下步骤：

步骤一.制备齿身（3）原料和齿头（2）原料；

所述齿身（3）包括以下重量含量的组分：4~16wt%的钴粉、1~3wt%的石蜡成型剂或聚乙二醇成型剂，余量为常规碳化钨粉；按重量含量称取各组分，再进行湿磨、干燥制粒处理得所述齿身（3）原料；

所述齿头（2）包括以下重量含量的组分：10~20wt%的碳化后的球形铸造碳化钨颗粒、1~7wt%的蜡基复合成型剂，余量为所述齿身（3）原料；按重量含量称取各组分，先置于捏合机中进行捏合处理，控制捏合温度为40~100℃，捏合时间为0.5~4h，捏合机转速为25~50rpm；再冷却制粒，得所述齿头（2）原料；

其中，所述碳化后的球形铸造碳化钨颗粒由球形铸造碳化钨颗粒在1300~1700℃下进行渗碳处理，再用有机溶剂清洗干燥制得；所述碳化后的球形铸造碳化钨颗粒的球面碳化生成1~10μm厚的碳化钨层，内部未被碳化仍为碳化钨和碳化二钨的共晶组织；蜡基复合成型剂包括以下重量含量的组分：65~90wt%的微晶蜡、8~33wt%的聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯蜡混合物、1~5wt%的三乙醇胺油酸酯；

步骤二.将所述齿头（2）原料和齿身（3）原料，通过共注射成型方法分别注入模具，获得复合结构的柱齿软坯；包括以下步骤：先利用共注射成形机将齿头（2）原料分别注射到每个齿头（2）模具腔，每个齿头（2）模具均具有入料口，再将齿身（3）原料注射到齿身（3）模具腔；控制喂料温度90~150℃，注射压力为100~200MPa，保压压力为110~150MPa；再在90~150℃温度下进行催化脱脂处理，脱除成型剂；

步骤三.在惰性气体气氛下，对步骤二制得的复合结构的柱齿软坯进行高温低压烧结，控制所述惰性气体压力为1~10MPa，烧结温度为1350~1450℃，保温时间为30~120min，所述齿头（2）和齿身（3）的结合界面发生冶金反应，形成过渡层（4），该过渡层（4）的厚度为10~100μm，齿头（2）和齿身（3）一体成型得多齿头硬质合金复合柱齿；

所述多齿头硬质合金复合柱齿中钴含量呈梯度分布，齿头（2）的钴含量最低，过渡层（4）其次，齿身（3）的钴含量最高；所述多齿头硬质合金复合柱齿的齿头（2）中碳化后的球形铸造碳化钨的形貌仍呈球形。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述常规碳化钨粉的粒度为1~10μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：碳化前的球形铸造碳化钨颗粒的粒度为20~150μm，显微硬度HV0.13000。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述齿头（2）包括以下重量含量的组分：20wt%的碳化后的球形铸造碳化钨颗粒、5wt%的蜡基复合成型剂，余量为齿身（3）原料，该齿身（3）原料的钴含量为8wt%。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述蜡基复合成型剂包括以下重量含量的组分：70wt%的微晶蜡、28wt%的聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯蜡混合物、2wt%的三乙醇胺油酸酯；其中聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯蜡混合物包括50wt%的聚乙烯醇缩丁醛和50wt%的聚乙烯蜡。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：选用共注射成型处理方法制备复合结构的柱齿软坯，控制喂料温度110℃，注射压力为150MPa，保压压力为120MPa，保压时间为2~4s；再在100℃温度下进行催化脱脂处理，脱除成型剂。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤三在氩气气氛下，对步骤二制得的复合结构的柱齿软坯进行高温低压烧结，控制氩气压力为5MPa，烧结温度为1450℃，保温时间为60min。

8.根据权利要求1~7中任意一项所述制备方法制备得到的多齿头硬质合金复合柱齿。