技术领域
[0001] 本
发明涉及一种硬质合金，尤其是涉及一种高强韧微晶硬质合金的制造方法。
背景技术
[0002] 硬质材料是由硬质颗粒及粘结物构成的
复合材料，包括硬质合金、
钢结硬质合金、
金属陶瓷等，具有硬度高、强度高、耐磨、韧性好、耐热、耐
腐蚀等一系列优良性能，硬质合金是以WC、TiC或二者行程复式
碳化物为硬质相，以Co、Mo、Ni为粘结相经高温液相
烧结而成，硬质合金刀具、工模具、耐磨零件在机械、
冶金、采矿、石油、
电子等行业具有广泛的应用。现代工业的高速生产，日益向着高效率、高
精度、高可靠性、高寿命的发展，对硬质合金工模具、刀具及耐磨件综合性能要求越来越高。硬质合金材料的制造关键工序是硬质合金混合料的生产和烧结工序。传统的硬质合金的制造方法存在粉末和烧结方法
缺陷消除困难、混合不均、混合效率低下、最终产品硬度和韧性互相矛盾。
发明内容
[0003] 针对
现有技术改善硬质合金的硬度和韧性两大相矛盾的性能技术问题，本发明提供一种硬质合金的制造方法，以使得提高硬质合金硬度的同时抗弯强度有明显提高。
[0004] 本发明的技术方案为：一种高强韧微晶硬质合金的制造方法 ，包括配料、球磨、制粒（包含过筛干燥、掺蜡）、压制和低压烧结（包含脱蜡预烧）工序，其特征在于：所述的低压烧结工序过程为：装料→抽
真空→升温至300-500℃脱蜡预烧→升温至1100-1300℃保温→升温至液相烧结
温度→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料。
[0005] 所述的配料工序中，原料包括超细晶粒WC粉、Co粉、VC、B4C、NbC、TaC和Mo2C，所述各组分
质量百分比为WC粉83.9~91.2%、Co粉8~12%， VC 0.2%~0.6%、B4C 0.1%~0.5%、NbC 0.1%~0.5%、TaC 0.3%~2.0%、Mo2C 0.1%~0.5% ，
碳平衡值为（+0.20~+0.25）% 。
[0006] 所述的球磨工序中，所述原料在称量后球磨，球磨介质为酒精，粘结剂为
石蜡，所述球磨工序工序是采用高能行星
球磨机球磨，将球磨介质和各个原料粉末按比例混合，使原料粉充分
破碎并混合更加均匀，并在一定程度上增加烧结活性。
[0007] 所述的制粒工序（包含过筛干燥、掺蜡工序）是采用惰性气体（N2、Ar）雾化制备的合金粉，由于合金粉末的细化，在过筛干燥过程中容易产生CO或CO2，烧结时影响合金的致密化，不利于合金的
力学性能，其中过筛干燥工序采用惰性气体（N2、Ar）保护合金粉，使合金粉与其他气体隔开，以防止合金粉产生CO或CO2等不利于合金的力学性能气体。
[0008] 所述的过筛干燥和制粒压制之间还设有过筛掺蜡工序；所述的制粒压制和低压烧结之间还设有脱蜡预烧工序，优选地，所述的制粒压制和低压烧结之间还设有半检加工工序；所述的低压烧结工序后进一步设有成品加工、成品检查和
包装入库工序。
[0009] 所述的压制工序是自动压制工艺，采用自动
压制成型，得到生坯
密度均匀分布的坯体，并且避免压制过程中所可能造成的二次污染。由于合金粉末的细化，压制品容易产生CO或CO2，烧结时影响合金的致密化，不利于合金的力学性能，因此，采用惰性气体（N2、Ar）保护压制品，使压制品与其他气体隔开，以防止压制品产生CO或CO2等不利于合金的力学性能气体。
[0010] 所述的烧结工序是低压烧结工艺（包含脱蜡预烧工序），采用脱蜡预烧和低压烧结一体炉烧结，是目前硬质材料致密化较为先进的工艺，它可以在较高烧
结温度、液相量较多的状态下，借助一定气压力使被烧结材料完全致密，保证相对密度达到99％以上。
[0011] 本发明的有益效果为：用本方法制得的硬质合金
耐磨性和韧性增加，适用于制造有色金属
切削刀片，对
铸铁、
碳钢、
合金钢等多种材料耐用度明显提高，降低
工件表面粗糙度和提高刀具切削力。
具体实施方式
[0012] 下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
[0013] 本发明制造微晶硬质合金的工序过程分为：配料→球磨→制粒（包含过筛干燥、掺蜡工序）→压制→低压烧结（包含脱蜡预烧工序），本发明中现有的真空烧结方式不同，压制品所采用的是低压烧结工艺，是用脱蜡预烧和低压烧结一体炉烧结，其具体的过程为：装料→抽真空→升温至300~500℃脱蜡预烧→升温至1200℃保温→升温至液相烧结温度→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料，同时本发明在配料工序中，原料选用HCP值为（39~41）KA/m的超细晶粒WC粉，加入8~12%的超细Co粉，并加入重量百分比为0.2%~0.6%的VC、重量百分比为0.1%~0.5%的B4C、重量百分比为0.1%~0.5%的NbC、重量百分比为0.3%~2.0%的TaC、重量百分比为0.1%~0.5%的Mo2C，并通过分析检验使得配料计算时碳平衡值为（+0.15~+0.20）%，硬质合金中WC的平均晶粒度达（0.25~0.35）μm。所述的球磨工序采用高能
行星球磨机球磨，将球磨介质和各个原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎并混合更加均匀，并在一定程度上增加烧结活性。所述的制粒工序（包含过筛干燥、掺蜡工序），采用惰性气体（N2、Ar）雾化制备的合金粉，其中过筛干燥工序采用惰性气体（N2、Ar）保护合金粉。所述的压制工序是自动压制工艺，采用自动压制成型，得到生坯密度均匀分布的坯体，并且避免压制过程中所可能造成的二次污染，并采用惰性气体（N2、Ar）保护压制品。所述的烧结工序采用低压烧结工艺（包含脱蜡预烧工序），采用脱蜡预烧和烧结一体炉烧结，是目前硬质材料致密化较为先进的工艺，它可以在较高烧结温度、液相量较多的状态下，借助一定气压力使被烧结材料完全致密，保证相对密度达到99％以上。
[0014] 本发明中在配料工序中，原料选用HCP值为（39~41）KA/m的超细晶粒WC粉，加入8~12%的超细Co粉，并加入重量百分比为0.2%~0.6%的VC、重量百分比为0.1%~0.5%的B4C、重量百分比为0.1%~0.5%的NbC、重量百分比为0.3%~2.0%的TaC、重量百分比为0.1%~0.5%的Mo2C，并通过分析检验使得配料计算时碳平衡值为（+0.15~+0.20）%，硬质合金中WC的平均晶粒度达（0.25~0.35）μm。添加重量百分比为0.1%~0.5%的B4C可提高硬质合金耐磨性和抗弯强度。
[0015] 表1提供了添加重量百分比为0.3%的B4C前、后材料的性能比较。从表1可以看出，添加重量百分比为0.3%的B4C，硬度增加不明显，抗弯强度明显提高。由于碳化
硼是一种比碳化钨还要硬的固体，它本身熔点高，在1000～1100℃条件下VC过渡金属与碳化硼粉末强烈反应形成金属
硼化物，能增加合金的硬度和韧性。因此，配方组分添加B4C能够提高硬质合金的综合性能。
[0016]
[0017] 本发明中所述的球磨工序采用高能行星球磨机球磨，将球磨介质和各个原料粉末按比例混合，使原料粉充分破碎，比传统工艺混合更加均匀，混合效率更高，并在一定程度上增加烧结活性。所述的制粒工序（包含过筛干燥、掺蜡工序），采用惰性气体（N2、Ar）雾化制备的合金粉，其中过筛干燥工序采用惰性气体（N2、Ar）保护合金粉，使合金粉与其他气体隔开，以防止合金粉产生CO或CO2等不利于合金的力学性能气体。所述的压制工序是自动压制工艺，采用自动压制成型，得到生坯密度均匀分布的坯体，并且避免压制过程中所可能造成的二次污染，并采用惰性气体（N2、Ar）保护压制品，使压制品与其他气体隔开，以防止压制品产生CO或CO2等不利于合金的力学性能气体。所述的烧结工序是低压烧结工艺（包含脱蜡预烧工序），采用脱蜡预烧和低压低烧结一体炉烧结，是目前硬质材料致密化较为先进的工艺，它可以在较高烧结温度、液相量较多的状态下，借助一定气压力使被烧结材料完全致密，保证相对密度达到99％以上。传统的低压烧结工艺是将压制品在真空烧结炉脱蜡预烧，然后在低压烧结炉烧结，在装料过程中压制品容易产生CO或CO2等不利于合金的力学性能气体，而脱蜡预烧和低压烧结一体炉烧结就避免了这个情况。表2提供了低压烧结处理前、后材料的性能比较。从表2可以看出，经低压烧结处理后，合金孔隙率减小，硬度略有增加，抗弯强度明显提高。因此，低压烧结能够明显提高合金的综合性能。
[0018] 本发明中低压烧结的低压是相对热
等静压的压力来说的，二者都是在等静压力下烧结，前者的压力小于10MPa，后者的压力高达100MPa。低压烧结是在真空烧结和
热等静压的
基础上而形成的，在烧结温度下较低的压力可以消除合金内的孔隙，而且可以避免因高压而在合金中造成‘钴池’的缺陷。低压烧结使合金能获得更好的综合性能。
[0019] 本发明中采用低压烧结的优势在于：能显著减少合金中的显微孔隙，且烧结体内的绝大部分孔隙在真空烧结阶段已经消除。加压阶段主要是消除显微孔隙。低孔隙是高质量硬质合金的重要标志，在生产中应尽量降低合金中的孔隙。硬质合金致密化与毛细管力、液相对固相的湿润性和液体的表面
张力都有着息息相关的关联。在烧结过程中随着温度升高，当出现液相时，由于毛细管压力，使液相向WC表面移动，由于液相对WC相有很好的湿润性，使液相很好的附在WC表面，由于液相的表面张力，驱使被液相包裹的WC移动，强烈的收缩就此发生。在压力作用下，被液相包裹的WC移动，收缩的过程中，存在于其中的气体被进一步排出，致密化程度增高。但随着收缩的增强，封闭孔隙内产生压力，当表面张力等于或小于孔隙内压力时，封闭孔隙在合金中被保存下来，形成显微孔隙。低压烧结前，WC颗粒呈不规则多边形，边
角较尖锐，组织中存在孔洞等缺陷，且集中在WC颗粒密集区域；低压烧结
