[发明专利]硬质合金和金属复合材料生产工艺及设备

说明书

本发明涉及一种粉末冶金新工艺，以及实现该新工艺的设备。

从《粉末冶金工艺学》一书上记载，国内外生产WC-Co系、TiC-Co系硬质合金和生产铁基、铜基、铅基金属复合材料的工艺为：金属粉末材料配制-参胶-混料-成型-烘干-预烧结-烧结-成品，该生产工艺复杂，设备投资大，产品性能一致性差，二相结合力弱，脆性大，韧性低，生产金属复合材料时，基体材料与增强材料结合力弱。

本发明的目的是要提供一种生产工艺简单、产品性能一致性好，基体材料与增强材料结合力强的硬质合金和金属复合材料生产工艺以及实现该工艺的设备。

本发明的生产工艺过程是金属粉末材料配制-混合-电极压制-电渣熔铸-成品。

首先将两种或者两种以上金属粉末按规定配比配制，配制好的金属粉末放置在混料机上进行混合，将充分混合好的金属粉末放入电极模具内压制成电极，并将熔池中的电渣熔化，熔化的电渣为渣池。把电极安装在电极把持器上并与电源正极连接，这时电极的头部放入熔炼炉内熔池中的渣池中；电极还可以是双金属电极，熔炼炉的上部为盖板，中部为结晶器，下部为引铸板并与电源负极连接，结晶器内腔为直筒状；还可以在其中心位置安装芯棒，结晶器外部安装有电磁搅拌器，接通电源，电极逐渐熔化并逐渐向下运动，引铸板逐渐向下移动即得到结晶器内腔形状的产品。

使用该发明生产硬质合金和金属复合材料时，生产工艺简单，并且产品的质量易于控制，由于该方法中是将金属粉末压制的电极熔化，并在电磁场的搅拌下，使其混合更加均匀后结晶而形成的产品，故其产品的性能一致性好，两相结合力强，其产品的外形尺寸不受工艺的限制，可减弱或者避免了传统工艺生产中的缺陷。

下面根据附图结合实施例作进一步说明。

图1为本发明第一实施例图。

图2为本发明第二实施例图。

图3为本发明第三实施例图。

图4为本发明第四实施例图。

实施例1：将金属粉末WC和Co按规定配比配制，配制的金属粉末放置在混料机上混合均匀，将混合好的金属粉末放入电极模具内压制成电极3，电极3上部的电极接头2与电极把持器1连接，电极把持器1与电源12正极连接。把电极3放入熔炼炉内的熔池中，熔池的上部为渣池6，下部为熔溶金属，7。熔炼炉的上部有盖板，盖板中心位置有孔洞，电极从其中穿过；中部为结晶器5，下部引铸板11与电源12负极连接。结晶器5内腔为直筒状；外壁一侧上部有出水口4，下部有进水口8。接通电极电源12，所加熔化电压和电流可根据《电弧炉炼钢》得出，电极3与渣池接触的部位逐渐熔化电极3逐渐向下运动，引铸板11上即得到结晶器5内腔形状的产品9，并逐渐向下移动。脱出结晶器5的产品9外部有一层渣壳10。

实施例2：在结晶器5外部安装有电磁搅拌器13，该电磁搅拌器13对熔化的熔溶金属7进行电磁搅拌使其混合均匀。其它工艺过程与实施例1同，略。

实施例3：在结晶器5内腔的中心位置安装有芯棒14，芯棒14上半部在熔溶金属7中，由此结晶生成的产品9中心带有与芯棒14相同形状的孔洞。其它工艺过程及设备与实施例1、2同，略。

实施例4：在压制双金属电极时，先压制一种材料的电极3a，然后再压制包覆在该电极外的另一种材料电极3b。用两种不同材料制成的电极，所得到的产品的材质分布与其双金属电极相对应，即产品9中心部位的材质与电极3a同；外围部位的材质与电极3b同。其它工艺过程及设备与实施例1、2同，略。

实施例5：金属复合材料的生产工艺是先将基体金属粉末Al、增强材料Al₂O₃按规定比例配制、混合，其它工艺过程与实施例1同，略。实施例2、3、4的方法和设备均适合金属复合材料，略。