[发明专利]一种碳化钨基硬质合金表面处理方法

说明书

本发明公开了一种碳化钨基硬质合金表面处理方法，包括以下步骤：(1)对碳化钨基硬质合金表面进行研磨和抛光；(2)对步骤(1)处理后的碳化钨基硬质合金表面进行复合喷丸；(3)对步骤(2)处理后的碳化钨基硬质合金表面进行研磨和抛光，完成表面处理；其中步骤(2)中，所述复合喷丸包括第一次喷丸和第二次喷丸，第一次喷丸采用钢丸，第二次喷丸采用陶瓷丸。本发明采用复合喷丸方法使得硬质合金表面性能均匀化，具有可操作性强、工艺流程少、加工成本低、可实现自动化生产的特点，该方法制备得到的硬质合金表面强化层压应力大、硬度高，性能均匀、稳定、可靠。

技术领域

本发明涉及一种碳化钨基硬质合金表面处理方法，属于表面改性领域。

背景技术

硬质合金具有高硬度、高强度、耐磨损、热膨胀系数小等优点，在切削工具、岩凿工具、成型模具、耐磨零件及超高压装置等方面有着广泛应用，被称为“工业的牙齿”。但硬质合金在苛刻的服役环境中易受到动载荷、应力、热等因素的影响，从而发生疲劳、软化等失效。针对大多数失效均发生在与外界直接接触的工件表面的特点，采用表面改性方法提高其表面性能是有效的解决途径。近年来，利用表面渗碳、表面涂层、交流磁场强化、激光表面改性、机械喷丸等对硬质合金进行表面强化均取得了良好效果。但这些表面处理方法对所引入的残余压应力场、硬度值等的分布情况关注很少。实际上，表面改性后表层应力场、硬度值等的分布存在明显的分散现象，即不同测量点或微区的真实值间存在较大差异，某些区域甚至存在残余拉应力及循环软化点，这会导致局部应力集中和硬度降低，出现“残余应力洞”现象，从而直接影响各种表面改性方法的强化效果，甚至导致提前失效。因此需要开发出表面性能均匀的表面强化层，避免或减少局部弱区的出现，提升硬质合金的服役表现。

发明内容

本发明的目的在于使碳化钨基硬质合金表层的硬度、残余压应力场等表面性能均匀化，以预防可能出现的局部应力集中和“残余应力洞”现象，保证表面强化技术增益效果的均匀性和稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种碳化钨基硬质合金表面处理方法，包括以下步骤：

(1)对碳化钨基硬质合金表面进行研磨和抛光；

(2)对步骤(1)处理后的碳化钨基硬质合金表面进行复合喷丸；

(3)对步骤(2)处理后的碳化钨基硬质合金表面进行研磨和抛光；

其中步骤(2)中，所述复合喷丸包括第一次喷丸和第二次喷丸，第一次喷丸采用钢丸，第二次喷丸采用陶瓷丸。

优选地，第一次喷丸的喷丸强度为0.5-1mmA，覆盖率为100％-200％，工作距离为50-150mm。

优选地，第二次喷丸的喷丸强度为0.1-0.4mmA，覆盖率为100％-200％，工作距离为50-150mm。

由于硬质合金硬度高、韧性差，普通喷丸处理易造成两个问题：一是喷丸强度较低时，达不到有效提高硬质合金表层性能的目的；二是喷丸强度较高时，易造成表面出现显微裂纹等损伤，弱化甚至完全丧失增益效果。因此，需要慎重合理地选择相关工艺参数。

优选地，所述钢丸的直径为0.4-0.8mm。更优选0.6-0.7mm。

优选地，所述陶瓷丸的直径为0.1-0.4mm。更优选0.2-0.3mm。

优选地，步骤(1)和步骤(3)中，采用由粗到细的金刚石砂纸进行多级研磨，最后一级研磨采用目数为1000目以上的金刚石砂纸进行研磨。

优选地，步骤(1)和步骤(3)中，采用由粗到细的金刚石颗粒悬浮液进行多级抛光，最后一级抛光采用粒径为0.5μm以下的金刚石颗粒悬浮液进行抛光。

优选地，所述碳化钨基硬质合金为碳化钨-钴硬质合金。

优选地，所述钢丸为铸钢丸和/或钢丝切丸。