技术领域
[0001] 本
发明属于粉末
冶金技术领域，具体涉及一种桩基工程用硬质合金的制备方法和应用。
背景技术
[0002] 硬质合金主要是由硬质相(
碳化钨)和粘结相(金属钴)制成，具有优良的硬度、强度，广泛地应用于
金属加工、
工程机械、磨具制造等工业领域。在
桥梁、机场、高
铁、码头以及大型建筑等
基础建设工程中，单桩承载
力更强、成本更低的大孔径
灌注桩基础及施工方法正在逐渐取代传统的基础以及施工方法，桩基工程的钻孔向着大孔径、硬岩
深基础的方向发展，一些工业发达国家开始制造大孔径
气动潜孔锤，用于各类桩基工程的硬岩钻孔施工。大孔径气动潜孔锤钻孔过程中凿碎
岩石的主要部件是大直径潜孔冲击
钻头，镶嵌在钻头上的硬质合金球齿直接冲击和切削岩石。在拥有硬岩的地基成桩施工中，镶嵌在大直径潜孔冲击钻头上的球齿承受较大的冲击力和
摩擦力，尤其是钻头边缘部位的球齿(简称边齿)易出现碎齿，严重影响钻头使用寿命。研发高硬度、高
耐磨性、高韧性的新牌号的硬质合金，延长钻头的使用寿命，成为亟待解决的问题。
[0003] 现在常用的硬质合金球齿的钴含量一般为6～11.5％，碳化钨的晶粒为中晶粒或粗晶粒，这些矿用球齿装配成直径为40～400mm的潜孔钻头，主要应用于采矿、凿岩等，使用效果较好。当这些球齿装配成直径≥600mm的大直径潜孔钻头，在硬岩上钻掘大孔径灌注桩基孔洞过程中，钴含量高的硬质合金球齿耐磨性不足，钴含量低的硬质合金球齿出现大量断齿，导致钻头使用寿命较低。
[0004]
专利201680018387.0公布了一种岩石钻球齿的制造方法，该方法涉及在硬质合金中加入一定含量的Cr，且要求合金中WC晶粒尺寸平均值高于1.75μm，以提高球齿的耐
腐蚀能力及使用期间的耐磨性能。该制备方法都是通过添加铬元素来达到改变硬质合金物理力学性能的目的，但添加铬元素不利于硬质合金韧性的提升，难以满足直径≥600mm的桩基工程用钻头的要求。
发明内容
[0005] 针对
现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种桩基工程用硬质合金的制备方法和应用，通过调整合金的钴含量和碳化钨的晶粒度，可得到中粗晶粒碳化钨结构的硬质合金，提高硬质合金的韧性和耐磨性，并将所得硬质合金应用于直径≥600mm的桩基工程用钻头。
[0006] 本发明提供的这种桩基工程用硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)选用费氏粒度为9.0～17.0μm的碳化钨粉，按照碳化钨粉：93.5wt％～94.5wt％，钴粉：5.5wt％～6.5wt％的原料比进行配料；
[0008] (2)控制
研磨棒和原料之比为2.5～3.0:1，进行湿磨，使粗晶碳化钨粉充分
破碎，并与钴粉混合均匀；
[0009] (3)将湿磨后的浆料过滤后进行
喷雾干燥造粒，得到合金粉末混合物；
[0010] (4)将合金粉末混合物制成压坯，置于氩气中进行压力
烧结，得到所述桩基工程用硬质合金。
[0011] 为进一步提高硬质合金的韧性和耐磨性，优选的，所述碳化钨粉的费氏粒度为9.1～13.0μm。
[0012] 优选的，所述湿磨介质为酒精，液固比为200～240ml/kg。
[0013] 优选的，所述湿磨过程的转速为34～36r/min，湿磨时间为18～28h。
[0014] 优选的，所述压力烧结的炉压≥50bar，烧结
温度为1410～1480℃，保温时间为1.0～1.5h。
[0015] 作为一个总的发明构思，本发明还提供所述桩基工程用硬质合金的应用，将所得硬质合金应用于直径≥600mm的桩基工程用钻头。
[0016] 相对现有技术，本发明的有益技术效果：
[0017] 本发明通过对硬质合金成分的控制，将硬质合金的钴含量控制在低钴含量范围，保证了硬质合金具有良好的耐磨性；选用费氏粒度为9.0～17.0μm的碳化钨粉，最终控制硬质合金中的碳化钨平均晶粒度在2.0～2.4μm的中粗晶粒度范围，提高了硬质合金的韧性；制备的硬质合金硬度HV3：1240～1370，抗弯强度≥2300MPa，将所得硬质合金用于制作直径≥600mm的桩基工程用硬质合金球齿，适用于拥有坚硬岩层的大孔径灌注桩基础的钻孔施工。
附图说明
[0018] 图1是本发明
实施例2中桩基工程用硬质合金的金
相图。
[0019] 图2为利用本发明所述桩基工程用硬质合金制成的直径≥600mm的桩基工程用钻头图片。
具体实施方式
[0020] 以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
[0021] 实施例1
[0022] 制作一种桩基工程用硬质合金，钴含量为6.5％(
质量百分比，下同)，余量为WC，其费氏粒度为9.10μm，以酒精作为湿磨介质，液固比为240ml/Kg，研磨棒与料的质量比为2.5:1，转速为34r/min，湿磨时间为28小时，干燥制得混合料，
压制成型，将压坯置入烧结炉内，在1410℃加压烧结，压力≥50bar，保温时间为1.5h，制成直径≥600mm的桩基工程用钻头，钻头所采用的硬质合金性能和晶粒度见表1。
[0023] 实施例2
[0024] 制作一种桩基工程用硬质合金，钴含量为6.0％，余量为WC，其费氏粒度为11.70μm，以酒精作为湿磨介质，液固比为220ml/Kg，研磨棒与料的质量比为3.0:1，转速为36r/min，湿磨时间为22小时，干燥制得混合料，压制成型，将压坯置入烧结炉内，在1450℃加压烧结，压力≥50bar，保温时间为1.0h，制成直径≥600mm的桩基工程用钻头，钻头所采用的硬质合金性能和晶粒度见表1。图1为硬质合金的金相图，图2为利用本发明桩基工程用硬质合金制成的直径≥600mm的桩基工程用钻头。
[0025] 实施例3
[0026] 制作一种桩基工程用硬质合金，钴含量为5.5％，余量为WC，其费氏粒度为17.00μm，以酒精作为湿磨介质，液固比为200ml/Kg，研磨棒与料的质量比为2.72:1，转速为36r/min，湿磨时间为18小时，干燥制得混合料，压制成型，将压坯置入烧结炉内，在1480℃加压烧结，压力≥50bar，保温时间为1.0h，制成直径≥600mm的桩基工程用钻头，所采用的硬质合金性能和晶粒度见表1。
[0027] 对比例
[0028] 按质量百分比WC：80％，Co：20％称取原料，WC的费氏粒度为30.0μm，按照与实施例2相同的工艺条件，经配料、湿磨、干燥制粒，压制成型、烧结，制成直径≥600mm的桩基工程用钻头，钻头所采用的硬质合金性能和晶粒度见表1。
[0029] 表1实施例1～3和对比例中硬质合金性能和晶粒度
[0030]
[0031] 从表1可以看出，实施例1～3中的硬质合金的维氏硬度HV3高于对比例硬质合金，其抗弯强度与对比例硬质合金接近，其硬质合金的碳化钨平均晶粒度在2.0～2.4μm的中粗晶粒度范围，说明实施例1～3中的硬质合金不仅具有良好的韧性，而且其硬质合金的耐磨性优于对比例硬质合金；对比例硬质合金的碳化钨平均晶粒度达到3.2μm，这种性能和结构的合金韧性虽然较高，但硬度较低，在含有坚硬岩层的桩基钻孔施工中硬质合金齿耐磨性不足，降低钻头使用寿命。
