【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于硬質合金，尤其涉及一種用于粗晶硬質合金及其制備方法和應用。
技術介紹
1、在路面銑刨、樁基旋挖、煤礦開采、巷道掘進等領域，硬質合金是作為直接破碎各類巖石的關鍵部位，在服役過程中硬質合金經常會遭受非常高的剪切應力和沖擊力，當這種剪切應力和沖擊力超過硬質合金的承受極限后就出現硬質合金碎裂，因此，要求這類硬質合金具有優良的抗剪切、抗沖擊韌性及較高的斷裂韌性，同時，由于巖石與硬質合金之間會不斷進行摩擦磨損，故要求這類合金也需要具備較高的耐磨性能。
2、然而，提高合金的耐磨性很可能會降低合金的韌性，增強合金的韌性很可能會弱化其耐磨性。常規粗晶硬質合金難以實現上述各項性能之間的平衡，特別是在致密全巖復雜服役工況下，因高溫耐磨性不足、韌性和抗熱疲勞等性能較差，導致合金易出現磨損過快、碎齒和崩裂等非正常失效現象，從而嚴重影響作業效率。
技術實現思路
1、基于以上所述，本專利技術的主要目的在于提供一種粗晶硬質合金及其制備方法和應用。本專利技術提供的粗晶硬質合金，同時具有良好的強度和斷裂韌性，因此可以改善合金的耐磨性能，大幅度提高粗晶硬質合金在惡劣工況條件下的使用壽命，可應用于路面銑刨、樁基旋挖、煤礦開采、巷道掘進等領域。
2、為此，第一方面，本專利技術提出了一種粗晶硬質合金，其制備原料包括碳化鎢、粘結劑、添加劑和成型劑；所述添加劑為碳化鉭和/或碳化鈮，以碳化鎢、粘結劑和添加劑的總重量計，碳化鎢的用量為89.5wt％～95.99wt％，添加劑的用量為0.01wt％
3、其中，所述碳化鎢包括超粗晶碳化鎢和粗晶碳化鎢，以碳化鎢的總重量計，所述超粗晶碳化鎢的含量為40wt％～60wt％，余量為粗晶碳化鎢；所述超粗晶碳化鎢的費氏粒度為18μm～25μm，所述粗晶碳化鎢的費氏粒度為6μm～9μm。
4、具體的，本專利技術的粗晶硬質合金，原料碳化鎢包括超粗晶碳化鎢和粗晶碳化鎢，一方面，超粗晶碳化鎢和粗晶碳化鎢保證合金具有較高的斷裂韌性，另一方面，大小不一的碳化鎢晶粒緊密交錯搭配，使填充碳化鎢之間的鈷相厚度減小、分布更為均勻，大大降低了合金出現“鈷池”等缺陷的幾率；同時添加添加劑與粘結劑配合，在不降低合金韌性的情況下，使粘結劑相得到強化，提高合金硬度，大幅改善合金的高溫耐磨性能和強度，從而延長合金的使用壽命。
5、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述粘結劑為鈷粉。根據本專利技術，添加劑碳化鉭、碳化鈮能夠固溶于粘結相co中，在不降低合金韌性的情況下，使co相得到強化，提高合金硬度，大幅改善合金的高溫耐磨性能和強度，從而延長合金的使用壽命。
6、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，以碳化鎢、鈷粉和添加劑的總重量計，所述鈷粉的用量為4wt％～10wt％。
7、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述鈷粉的費氏粒度為0.6μm～2.0μm。
8、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述復合碳化鎢由超粗晶碳化鎢和粗晶碳化鎢組成，以所述復合碳化鎢的總重量計，所述超粗晶碳化鎢的含量為40wt％～60wt％，余量為粗晶碳化鎢。
9、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述添加劑的費氏粒度為0.8μm～2.5μm。
10、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述超粗晶碳化鎢粉末不摻雜增粗劑，優選所述增粗劑包括堿金屬。根據本專利技術，采用不摻雜堿金屬等增粗劑的超粗晶碳化鎢粉末作為原料，超粗晶碳化鎢堿中金屬雜質含量少，可以減少合金微孔數量。
11、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述成型劑為聚乙二醇和/或石蠟，優選地，以碳化鎢、鈷粉和添加劑的總重量計，所述成型劑用量為2.0wt％～3.0wt％。
12、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，當所述成型劑為聚乙二醇和石蠟時，兩者的重量之比為(1～3):1。
13、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述聚乙二醇的分子量為1500da～6000da。例如1500da、1600da、1800da、2000da、2200da、2400da、2600da、2800da、3000da、3200da、3400da、3600da、3800da、4000da、4200da、4400da、4600da、4800da、5000da，以及它們之間的任意值。
14、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述聚乙二醇的分子量為3000da～5000da。
15、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述聚乙二醇的分子量為3500da～4500da。
16、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述成型劑為聚乙二醇peg?4000和/或52#石蠟。
17、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述粗晶硬質合金的平均晶粒尺寸為2.4μm～6.0μm。例如2.4μm、2.6μm、2.8μm、3.0μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm、4.0μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm、5.0μm、5.2μm、5.4μm、5.6μm、5.8μm、6.0μm，以及它們之間的任意值。
18、本專利技術中，所述平均晶粒尺寸指的是通過gb/t?金屬平均晶粒尺寸測定方法測得的晶粒尺寸。
19、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述粗晶硬質合金的密度為14.20g/cm3～15.30g/cm3。
20、為此，第二方面，本專利技術提供一種上述的粗晶硬質合金的制備方法，包括以下步驟：
21、s1：將粗晶碳化鎢、粘結劑、添加劑和成型劑混合研磨，得到第一混合料漿；
22、s2：將超粗晶碳化鎢和步驟s1得到的第一混合料漿混合研磨，得到第二混合料漿；
23、s3：將步驟s2得到的第二混合料漿干燥、制粒，并壓制成型，得到生坯；
24、s4：將步驟s3得到的生坯燒制成型，得到所述粗晶硬質合金。
25、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，步驟s1中，所述混合研磨包括第一濕法研磨。
26、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述第一濕法研磨的條件包括：球料比為(1.5～3.5):1，轉速20-60rpm，球磨時間10h～30h。具體的，此處球料比指的是研磨體的重量與粗晶碳化鎢、粘結劑和添加劑重量總和之比。
27、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述第一濕法研磨過程中使用濕磨介質。
28、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述濕磨介質包括體積濃度為90～95％的酒精，優選地，以超粗晶碳化鎢、粗晶碳化鎢、粘結劑和添加劑的總量計，酒精的加入量滿足固液比為0.12l/kg～0.35l/kg。
29、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，步驟s2中，所述混合研磨包括第二濕法研磨。
30、作為本專利技術的具體實施方式，優選地，所述第二濕法研磨的條件包括：球料比為(1.1～2.0):1，轉速20-60rpm，球磨時間為10h～35h。具體的，此處球本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種粗晶硬質合金，其特征在于，其制備原料包括碳化鎢、粘結劑、添加劑和成型劑；所述添加劑為碳化鉭和/或碳化鈮，以碳化鎢、粘結劑和添加劑的總重量計，碳化鎢的用量為89.5wt％～95.99wt％，添加劑的用量為0.01wt％～0.5wt％，余量為粘結劑；
2.根據權利要求1所述的粗晶硬質合金，其特征在于，所述粘結劑為鈷粉，優選地，以碳化鎢、鈷粉和添加劑的總重量計，所述鈷粉的用量為4wt％～10wt％，和/或，所述鈷粉的費氏粒度為0.6μm～2.0μm。
3.根據權利要求1或2所述的粗晶硬質合金，其特征在于，所述添加劑的費氏粒度為0.8μm～2.5μm。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的粗晶硬質合金，其特征在于，所述成型劑為聚乙二醇和/或石蠟，當所述成型劑為聚乙二醇和石蠟時，兩者的重量之比為(1～3):1，優選地，以碳化鎢、鈷粉和添加劑的總重量計，所述成型劑用量為2.0wt％～3.0wt％；和/或，所述聚乙二醇的分子量為1500Da～6000Da，優選3000Da～5000Da，更優選3500Da～4500Da。
5.根據權利要求
6.一種權利要求1-5中任一項所述的粗晶硬質合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述混合研磨包括第一濕法研磨，優選地，所述第一濕法研磨的條件包括：球料比為(1.5～3.5):1，轉速20-60rpm，球磨時間10h～30h；
8.根據權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述混合研磨包括第二濕法研磨，優選地，所述第二濕法研磨的條件包括：球料比為(1.1～2.0):1，轉速20-60rpm，球磨時間為10h～35h。
9.根據權利要求6-8中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述干燥的條件包括：干燥溫度為80℃～120℃，干燥時間為2h～4h；
10.一種權利要求1-5中任一項所述的粗晶硬質合金或權利要求6-9中任一項所述的制備方法制得的粗晶硬質合金在路面銑刨、樁基旋挖、煤礦開采、巷道掘進中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種粗晶硬質合金，其特征在于，其制備原料包括碳化鎢、粘結劑、添加劑和成型劑；所述添加劑為碳化鉭和/或碳化鈮，以碳化鎢、粘結劑和添加劑的總重量計，碳化鎢的用量為89.5wt％～95.99wt％，添加劑的用量為0.01wt％～0.5wt％，余量為粘結劑；
2.根據權利要求1所述的粗晶硬質合金，其特征在于，所述粘結劑為鈷粉，優選地，以碳化鎢、鈷粉和添加劑的總重量計，所述鈷粉的用量為4wt％～10wt％，和/或，所述鈷粉的費氏粒度為0.6μm～2.0μm。
3.根據權利要求1或2所述的粗晶硬質合金，其特征在于，所述添加劑的費氏粒度為0.8μm～2.5μm。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的粗晶硬質合金，其特征在于，所述成型劑為聚乙二醇和/或石蠟，當所述成型劑為聚乙二醇和石蠟時，兩者的重量之比為(1～3):1，優選地，以碳化鎢、鈷粉和添加劑的總重量計，所述成型劑用量為2.0wt％～3.0wt％；和/或，所述聚乙二醇的分子量為1500da～6000da，優選3000da～5000da，更優選3500da～4500da。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的粗晶...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉檳赫，胡亞文，張顥，劉國強，周行，
申請(專利權)人：株洲硬質合金集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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