CN111826569A - 一种耐磨高硬度硬质合金钻具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨高硬度硬质合金钻具及其制备方法，由以下按照重量份数计的原材料组成：WC粉40‑60份，Co粉10‑20份，TaC 1‑2份，Cr3C2粉3‑5份，铝粉9～14份、钢粉6～10份、锰粉2～4份，所述WC粉的平均费氏粒度为0.5μm‑0.6μm，所述Co粉的平均费氏粒度为0.6～1.0um。本发明有效提高了整体的硬度，具有更高的耐磨性能。

Description

一种耐磨高硬度硬质合金钻具及其制备方法
技术领域
本发明属于硬质合金技术领域，具体地说是一种耐磨高硬度硬质合金钻具及其制备方法。
背景技术
钻具是工业生产中应用最为广泛的一种工具，它主要用于在工件上钻孔，例如作为电钻的钻头，或者用于在煤矿开采、石油开采过程中凿洞，例如深井钻具，石油钻具等等。其中，硬质合金钻具因其优良的性能而受到广泛地应用，它不仅能够适应各种复杂材质的钻孔，也可以匹配较高的切削速度，而且硬质合金钻具还具备较好的耐磨性。
然而，随着现代工业的发展，人们对于硬质合金钻具的性能提出了更高的要求，目前传统的硬质合金钻具难以满足更高的硬度要求和耐磨性要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种耐磨高硬度硬质合金钻具及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种耐磨高硬度硬质合金钻具，由以下按照重量份数计的原材料组成：
WC粉40-60份，Co粉10-20份，TaC 1-2份， Cr3C2粉3-5份，铝粉9～14份、钢粉6～10 份、锰粉2～4份。
所述WC粉的平均费氏粒度为0.5μm-0.6μm。
所述Co粉的平均费氏粒度为0.6～1.0um。
所述WC分选用HCP值为(36～38)KA/m的超细晶粒WC粉。
一种耐磨高硬度硬质合金钻具的制备方法，包括以下步骤：
取WC粉、Co粉、TaC、Cr3C2、铝粉、钢粉、锰粉混合，并置于研磨机中研磨，球磨介质为硬质合金球体与无水乙醇，研磨后形成混合料；
对混合料过滤，干燥，进行喷雾制粒；
再经模压成型，烧结后得到成品，冷却取出。
所述烧结时采用三段式方式，
第一阶段，升温至350～550℃保温1～3小时；
第二阶段，升温至1150～1350℃保温0.5～1小时；
第三阶段，升温至1400-1500℃保温2～3小时。
所述升温到第三阶段时，还通入Ar气。
本发明得到的硬质合金产品，结构稳定性、硬度都能得到很大提高，其耐磨性和抗弯强度也会提高。
附图说明
附图1为本发明产品的金相示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
一种耐磨高硬度硬质合金钻具的制备方法，包括以下步骤：
取WC粉40份，Co粉10份，TaC 1份， Cr3C2粉3份，铝粉9份、钢粉6份、锰粉2份混合，并置于研磨机中研磨，球磨介质为硬质合金球体与无水乙醇，研磨后形成混合料。其中WC粉的平均费氏粒度为0.5μm。所述Co粉的平均费氏粒度为0.6um。通过采用Cr3C2粉是能够防止晶粒长大以避 免该超耐磨高硬度硬质合金钻具材料的最终硬度减小。TaC的主要作用是在硬质合金烧结过程中让金相组织更加均匀，如附图1所示。
研磨后的浆料经筛选网过滤处理，去除浆料上层的无水乙醇。
干燥，进行喷雾制粒，得到粉末颗粒物料。
再经模压成型，制成硬质合金毛坯。
烧结后得到成品，冷却取出。
所述烧结时采用三段式方式，第一阶段，升温至350℃保温1小时；第二阶段，升温至1150℃保温0.5小时；第三阶段，升温至1400℃保温2小时。所述升温到第三阶段时，还通入Ar气。通过多段式烧结，保障样品烧结后仍能保持较小的晶粒尺寸。得到的硬质合金钻具产品，其硬度HRA 92.5，抗弯强度2500N/mm2。
实施例二
一种耐磨高硬度硬质合金钻具的制备方法，包括以下步骤：
取WC粉50份，Co粉10份，TaC 1.5份， Cr3C2粉4份，铝粉11份、钢粉8份、锰粉3份混合，并置于研磨机中研磨，球磨介质为硬质合金球体与无水乙醇，研磨后形成混合料。其中WC粉的平均费氏粒度为0.55μm。所述Co粉的平均费氏粒度为0.8um。
研磨后的浆料经筛选网过滤处理，去除浆料上层的无水乙醇。
干燥，进行喷雾制粒，得到粉末颗粒物料。
再经模压成型，制成硬质合金毛坯。
烧结后得到成品，冷却取出。
所述烧结时采用三段式方式，第一阶段，升温至450℃保温2小时；第二阶段，升温至1150℃保温0.8小时；第三阶段，升温至1400℃保温2.5小时。所述升温到第三阶段时，还通入Ar气。通过多段式烧结，保障样品烧结后仍能保持较小的晶粒尺寸。得到的硬质合金钻具产品，其硬度HRA 93.5，抗弯强度2600N/mm2。
实施例三
一种耐磨高硬度硬质合金钻具的制备方法，包括以下步骤：
取WC粉60份，Co粉20份，TaC 2份， Cr3C2粉5份，铝粉14份、钢粉10 份、锰粉4份混合，并置于研磨机中研磨，球磨介质为硬质合金球体与无水乙醇，研磨后形成混合料。其中WC粉的平均费氏粒度为0.6μm。所述Co粉的平均费氏粒度为1.0um。
研磨后的浆料经筛选网过滤处理，去除浆料上层的无水乙醇。
干燥，进行喷雾制粒，得到粉末颗粒物料。
再经模压成型，制成硬质合金毛坯。
烧结后得到成品，冷却取出。
所述烧结时采用三段式方式，第一阶段，升温至550℃保温3小时；第二阶段，升温至1350℃保温1小时；第三阶段，升温至1500℃保温3小时。所述升温到第三阶段时，还通入Ar气。通过多段式烧结，保障样品烧结后仍能保持较小的晶粒尺寸。得到的硬质合金钻具产品，其硬度HRA 94.5，抗弯强度2700N/mm2。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐磨高硬度硬质合金钻具，其特征在于，由以下按照重量份数计的原材料组成：
WC粉40-60份，Co粉10-20份，TaC 1-2份， Cr3C2粉3-5份，铝粉9～14份、钢粉6～10 份、锰粉2～4份。
2.根据权利要求1所述的耐磨高硬度硬质合金钻具，其特征在于，所述WC粉的平均费氏粒度为0.5μm-0.6μm。
3.根据权利要求2所述的耐磨高硬度硬质合金钻具，其特征在于，所述Co粉的平均费氏粒度为0.6～1.0um。
4.根据权利要求3所述的耐磨高硬度硬质合金钻具，其特征在于，所述WC分选用HCP值为(36～38)KA/m的超细晶粒WC粉。
5.一种据权利要求1-4中任一项所述的耐磨高硬度硬质合金钻具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取WC粉、Co粉、TaC、Cr3C2、铝粉、钢粉、锰粉混合，并置于研磨机中研磨，球磨介质为硬质合金球体与无水乙醇，研磨后形成混合料；
对混合料过滤，干燥，进行喷雾制粒；
再经模压成型，烧结后得到成品，冷却取出。
6.根据权利要求5所述的耐磨高硬度硬质合金钻具的制备方法，其特征在于，所述烧结时采用三段式方式，
第一阶段，升温至350～550℃保温1～3小时；
第二阶段，升温至1150～1350℃保温0.5～1小时；
第三阶段，升温至1400-1500℃保温2～3小时。
7.根据权利要求6所述的耐磨高硬度硬质合金钻具的制备方法，其特征在于，所述升温到第三阶段时，还通入Ar气。
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