RU2636774C1

RU2636774C1 - Method of manufacturing carbide granules

Info

Publication number: RU2636774C1
Application number: RU2016140589A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Побережный; Александр Федорович Ильющенко
Original assignee: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии"
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-11-28

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention refers to the manufacture of carbide granules, consisting of mixing tungsten carbide and cobalt powders, plasticizing the obtained mixture using rubber dissolved in gasoline, pressing, milling, sieve dividing into fractions with the screening rates of the granules of up to 400 microns and, at least, 130 microns, mixing the screened granules with powder of more fine inert non-sintered filling, annealing, allocating the sintered granules by sieve screening of inert powder filling. The sintered granules obtained are charged into the attritor with carbide-forming metal powder and processed in the medium of inert gas with intermediate removal of contaminated powder, and then are annealed in a vacuum at a temperature of 1050-1100°C for 2-4 h obtaining carbide granules with a carbide layer on the surface.

EFFECT: production of carbide granules with increased wear resistance and hardness that can be used as a wear-resistant binder filler in an abrasive tool for processing materials with a high, more than 65 HRC, hardness.

1 ex

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления твердосплавных изделий, и может быть использовано при изготовлении алмазно-абразивного инструмента путем введения твердосплавных гранул в качестве износостойкого наполнителя связок.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to methods for the manufacture of carbide products, and can be used in the manufacture of diamond-abrasive tools by introducing carbide granules as a wear-resistant filler ligaments.

Известны способы изготовления твердосплавных изделий, включающие смешивание порошков карбида вольфрама и кобальта, пластифицирование полученной смеси составом растворенного в бензине каучука, прессование и жидкофазное спекание в вакуумных печах [RU 2203340 С2, МПК 7 С22С 29/08, В22F 3/12, 2003 г.].Known methods for the manufacture of carbide products, including mixing powders of tungsten carbide and cobalt, plasticizing the mixture with a rubber composition dissolved in gasoline, pressing and liquid phase sintering in vacuum furnaces [RU 2203340 C2, IPC 7 C22C 29/08, B22F 3/12, 2003 ].

При таком способе изготовления твердосплавных изделий достигается высокая плотность твердосплавных изделий после спекания, но при этом гранулы, полученные по данной технологии, имеют предел по минимально возможному диаметру - не менее 2 мм. При прессовании гранул меньшего диаметра полученные изделия обладают низкой плотностью и высокой хрупкостью, что не позволяет их использовать в качестве износостойкого наполнителя связок в алмазно-абразивном инструменте.With this method of manufacturing carbide products, a high density of carbide products after sintering is achieved, but the granules obtained by this technology have a limit on the minimum possible diameter - at least 2 mm. When pressing granules with a smaller diameter, the obtained products have a low density and high brittleness, which does not allow them to be used as a wear-resistant filler of bundles in a diamond-abrasive tool.

Наиболее близким прототипом является способ, который заключается в получении твердосплавных гранул диаметром до 400 мкм за счет использования способа изготовления твердосплавных гранул, включающего смешивание порошков карбида вольфрама и кобальта, пластифицирование полученной смеси составом растворенного в бензине каучука, прессование и жидкофазное спекание в вакуумных печах, причем после операции прессования прессованную заготовку подвергают размолу, ситовому разделению на фракции, смешиванию образовавшихся гранул с более мелкодисперсной инертной неспекаемой засыпкой, а после спекания выделяют спеченные твердосплавные гранулы путем ситового отсева инертной порошковой засыпки. Данный способ получения твердосплавных гранул позволяет получать гранулы размером до 400 мкм, но они обладают недостаточной твердостью для использования в качестве наполнителя абразивного инструмента, используемого для обработки материалов с высокой, более 65 HRC, твердостью [BY 17411, 2011 г.].The closest prototype is a method that consists in obtaining carbide granules with a diameter of up to 400 microns by using a method of manufacturing carbide granules, including mixing tungsten carbide and cobalt powders, plasticizing the mixture with a rubber composition dissolved in gasoline, pressing and liquid phase sintering in vacuum furnaces, after the pressing operation, the pressed billet is subjected to grinding, sieve separation into fractions, mixing the formed granules with finer spersnoy backfilling an inert non-caking and sintering carbide sintered granules separated by the sieve dropout inert filling powder. This method of producing carbide granules allows to obtain granules up to 400 microns in size, but they have insufficient hardness for use as a filler of an abrasive tool used to process materials with high hardness, more than 65 HRC, [BY 17411, 2011].

Техническая задача решается за счет получения твердосплавных гранул диаметром до 400 мкм за счет использования способа изготовления твердосплавных гранул, включающего смешивание порошков карбида вольфрама и кобальта, пластифицирование полученной смеси составом растворенного в бензине каучука, прессование, размол, ситовое разделение на фракции, смешивание образовавшихся гранул с более мелкодисперсной инертной неспекаемой засыпкой, отжиг, выделение после спекания спеченных твердосплавных гранул путем ситового отсева инертной порошковой засыпки, причем полученные гранулы дополнительно загружают в аттритор вместе с порошком карбидообразующего металла и обрабатывают в среде инертного газа с промежуточным удалением загрязненного порошка, а затем отжигают в вакууме при температуре 1050-1100°С в течение 2-4 ч.The technical problem is solved by obtaining carbide granules with a diameter of up to 400 μm through the use of a method of manufacturing carbide granules, including mixing tungsten carbide and cobalt powders, plasticizing the mixture with a rubber composition dissolved in gasoline, pressing, grinding, sieving into fractions, mixing the granules formed with finely dispersed inert non-sintering backfill, annealing, sintering of sintered carbide granules after sintering by sieving screening of inert powder howl backfill, and further the resulting granules are charged into the attritor along with the carbide-forming metal powder and was treated in an inert gas atmosphere with intermediate removal of the contaminated powder and then annealed in vacuo at a temperature of 1050-1100 ° C for 2-4 hours.

Опытным путем установлено, что при спекании твердосплавных гранул предлагаемым способом можно получить гранулы размером до 400 мкм.It has been experimentally established that when sintering carbide granules by the proposed method, it is possible to obtain granules up to 400 microns in size.

Сущность изобретения поясняется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

Твердосплавная смесь ВК8 замешивалась с пластификатором, после чего полученная тестообразная масса подсушивалась и гранулировалась. Шихта, полученная таким образом, была готова к прессованию экспериментальных образцов.The VK8 carbide mixture was mixed with a plasticizer, after which the resulting pasty mass was dried and granulated. The mixture obtained in this way was ready for pressing experimental samples.

Прессование образцов осуществляли на пресс-автомате фирмы «Netch» в пресс-форме по стандартной схеме.Samples were pressed on a Netch press machine in a mold according to a standard scheme.

В данном случае форма и размер образца не имеют принципиального значения.In this case, the shape and size of the sample are not critical.

Затем полученный образец размалывали (протирали) на сите 500 мкм.Then the obtained sample was ground (wiped) on a sieve of 500 μm.

Отсеянные гранулы размером до 400 мкм, но не менее 130 мкм, смешивали с порошком оксида алюминия - инертная неспекаемая засыпка.Screened granules up to 400 microns in size, but not less than 130 microns, were mixed with alumina powder - an inert non-sintering backfill.

Предварительно отожженную с целью удаления пластификатора смесь спекали в печи СГВ-2.4.2/15ИЗ. Режим спекания выбрали следующий: подъем до 900°С - 120 мин, выдержка при 900°С - 30 мин, подъем до 1200°С - 60 мин, выдержка при 1200°С - 30 мин, подъем до - 1380°С - 90 мин, выдержка - 40 мин. Охлаждение до 800°С, выдержка при 800°С - 40 мин, далее охлаждение с печью до комнатной температуры. Остаточное давление - 1,33×10 Па.The mixture preliminarily annealed in order to remove the plasticizer was sintered in a SGV-2.4.2 / 15IZ furnace. The sintering mode was chosen as follows: rise to 900 ° C - 120 min, exposure at 900 ° C - 30 min, rise to 1200 ° C - 60 min, exposure at 1200 ° C - 30 min, rise to - 1380 ° C - 90 min Shutter speed - 40 min. Cooling to 800 ° C, holding at 800 ° C for 40 minutes, then cooling with the oven to room temperature. The residual pressure is 1.33 × 10 Pa.

Коэффициент усадки образцов после спекания составил - 1,23.The coefficient of shrinkage of the samples after sintering was 1.23.

Затем производили отсев полученных твердосплавных гранул от инертной засыпки - порошка оксида алюминия. В итоге были получены твердосплавные гранулы размером 100-400 мкм.Then, the obtained carbide granules were sifted out from an inert filling - alumina powder. As a result, carbide granules of 100-400 microns in size were obtained.

Затем твердосплавные гранулы и порошок карбидообразующего металла (ниобия) в количестве 5% от массы размольных шаров загружали в аттритор.Then, carbide granules and carbide-forming metal (niobium) powder in the amount of 5% by weight of grinding balls were loaded into an attritor.

Смесь обрабатывали в режиме ударно-истирающего воздействия в течение 0,5 ч в среде аргона с избыточным давлением 0,1 МПа для предотвращения подсоса воздуха.The mixture was treated in the mode of impact-abrasion for 0.5 h in an argon medium with an excess pressure of 0.1 MPa to prevent air leaks.

Наклепанный порошок удаляли, загружали 5% от массы размольных шаров свежего порошка карбидообразующего металла и обрабатывали еще 0,5 ч, вместе с гранулами.The riveted powder was removed, 5% of the mass of grinding balls of fresh carbide-forming metal powder was loaded and treated for another 0.5 hours, together with granules.

Затем обработанные гранулы помещали в вакуумную печь и отжигали при температуре 1000-1100°С в течение 1-3 ч.Then, the treated granules were placed in a vacuum oven and annealed at a temperature of 1000-1100 ° C for 1-3 hours.

Анализ полученных результатов исследования микроструктуры, фазового состава и физико-механических свойств полученных по предлагаемому способу твердосплавных гранул показал, что уровень физико-механических свойств и структура полученных гранул соответствуют требованиям, предъявляемым к изделиям из спеченного твердого сплава (ГОСТ 3882-85).Analysis of the obtained results of the study of the microstructure, phase composition, and physicomechanical properties of carbide granules obtained by the proposed method showed that the level of physicomechanical properties and the structure of the obtained granules correspond to the requirements for sintered carbide products (GOST 3882-85).

На поверхности гранул образован карбидный слой из (W, Nb) C толщиной 10-15 мкм и твердостью 32 ГПа, что на 20% выше твердости твердого сплава, полученного по известному способу.A carbide layer of (W, Nb) C with a thickness of 10-15 μm and a hardness of 32 GPa is formed on the surface of the granules, which is 20% higher than the hardness of the hard alloy obtained by the known method.

Эксплуатационная стойкость абразивного инструмента, изготовленного на основе гранул, полученных по предлагаемому способу, на 20-25% выше, чем у инструмента, изготовленного на основе гранул, полученных известным способом.The operational resistance of an abrasive tool made on the basis of granules obtained by the proposed method is 20-25% higher than that of a tool made on the basis of granules obtained in a known manner.

Claims

Способ изготовления твердосплавных гранул, включающий смешивание порошков карбида вольфрама и кобальта, пластифицирование полученной смеси с использованием растворенного в бензине каучука, прессование, размол, ситовое разделение на фракции с отсевом гранул размером до 400 мкм и не менее 130 мкм, смешивание отсеянных гранул с порошком более мелкодисперсной инертной не спекаемой засыпки, отжиг, выделение спеченных гранул путем ситового отсева инертной порошковой засыпки, отличающийся тем, что полученные спеченные гранулы загружают в аттритор вместе с порошком карбидообразующего металла и обрабатывают в среде инертного газа с промежуточным удалением загрязненного порошка, а затем отжигают в вакууме при температуре 1050-1100°C в течение 2-4 ч с получением твердосплавных гранул с карбидным слоем на поверхности.A method of manufacturing carbide granules, including mixing tungsten carbide and cobalt powders, plasticizing the resulting mixture using rubber dissolved in gasoline, pressing, grinding, sieving into fractions with screening granules up to 400 microns in size and at least 130 microns, mixing sieved granules with a powder of more than fine inert not sintering backfill, annealing, sintered pellet separation by sieve screening of inert powder backfill, characterized in that the obtained sintered granules are loaded into attr Torr with carbide-forming metal powder and was treated in an inert gas atmosphere with intermediate removal of the contaminated powder and then annealed in vacuo at a temperature of 1050-1100 ° C for 2-4 hours to obtain a carbide pellets carbide layer on the surface.