專利名稱：：含稀土的硬質合金的制造方法
技術領域：
：本發明涉及以碳化物為基的硬質合金的制造方法，尤其與含稀土的硬質合金的制造方法有關。用具有優異綜合性能的硬質合金制作的切削刀具、模具、鉆探工具及其他耐磨、耐沖擊零件是機械、電子、化工、石油、地質等各部門所不可缺少的。添加稀土元素的硬質合金則由于改善了合金的韌性、抗氧化性、抗沖擊性及高溫強度而引起了人們的關注。含稀土的硬質合金一般都采用粉末冶金工藝，即準備粉末原料、按需要成份配料、經研磨、混合、干燥后冷壓成型，再經燒結制成所需形狀的硬質合金。DE3228692，特開昭59-43840，特開昭61-183439，CN89105708文獻中公開了幾種合金中稀土元素的添加方式。他們是以稀土金屬粉末，稀土氧化物粉末氮化物粉末作為原料直接與碳化物等粉末混合配制成硬質合金的。使用這些添加稀土元素方式制成的硬質合金與未添加稀土元素的相比能不同程度地改善合金的性能，但存在以下不足。〔1〕合金性能不穩定。這是由于以這類方式添加稀土元素對合金制造工藝要求較嚴，否則合金中的稀土以塊狀，多角狀等較粗大顆粒的形態較多，粗大稀土相在合金中成為夾雜，會抵消稀土元素的良好作用，造成產品性能不穩定。〔2〕對不同成份體系(主要有WC-Co，WC-TiC-Co，和Wc-TiC-TaC(Nbc)-Co等系列、不同牌號，不同稀土種類和添加量的硬質合金必須要通過試驗尋求最佳的工藝參數。由于存在這些不足，限制了稀土硬質合金的大量生產和廣泛使用。本發明的目的是提出一種稀土硬質合金的制造方法，這種方法通用性強，可在基本不改變原合金制造工藝的條件下明顯提高合金性能。本發明提出的稀土硬質合金的制造方法主要包括配料、研磨混合、加入稀土添加劑、干燥、冷壓成型及燒結工序。稀土添加劑是由稀土氧化物溶解在硝酸或鹽酸中形成的硝酸稀土離子溶液及鹽酸稀土離子溶液中的一種。按需要的稀土硬質合金成份，先將稀土元素以外的各組份的粉末稱重配料，經研磨混合后，邊攪拌邊加入一定比例的稀土添加劑，使添加劑與其他組份的粉末充分混合，然后按合金的常規工序將混合料經干燥、冷壓成型及燒結后制成硬質合金。稀土添加劑中稀土氧化物的含量可根據需要選定，含量高則加入添加劑的量將減少，會影響與其它組份粉末混合的均勻性;含量低則加入添加劑的量多，會影響合金中氧的含量，一般情況濃度控制在100-1000克/升范圍內。采用本發明提出的含稀土的硬質合金的制造方法生產硬質合金可明顯提高合金的抗彎強度。由于稀土元素能以固溶于鈷粘結相和＜0.5微米球形的形態極均勻地分布在合金中，因此各爐次、各批量生產的硬質合金的抗彎強度值波動極小，質量穩定。試驗表明，采用本發明的硬質合金制造方法，對不同成份體系、不同牌號的硬質合金添加不同稀土元素，如Ce、Y、La、Sm、Pr、Nd、或以Ce或Y為主的混合稀土等，可以基本上不改變原合金的工藝參數而得到性能有明顯提高的硬質合金。用下列非限定性實施例進一步說明本發明的實施方式及其積極效果。(例中均采用重量%)1.用市售的WC粉、Co粉，按WC-6Co-0.04Y比例配制兩份。分別經48小時球磨混合。將釔含量大于50%的以重稀土元素為主的混合稀土氧化物溶于硝酸中，配成600克/升濃度的硝酸稀土離子溶液，用乙醇稀釋40倍后，將這種稀土添加劑按合金中釔的需要量邊攪拌邊加入到一份WC-Co的混合粉中，使稀土添加劑均勻分布于混合粉中。將不含釔和含釔的料按同一工藝制備硬質合金。即經過100℃干燥等靜壓冷壓成型，然后在1410℃±℃燒結1小時即制成含稀土釔和不含稀土釔的硬質合金。測定其室溫性能見表1.所測數據表明，用這種方式添加稀土元素可以在不改變原合金制造工藝的情況下明顯提高合金性能。表1</tables>2.用市售的WC粉、Co粉，按WC-6Co-0.04RE比例配制四份。分別經48小時球磨混合。將CeO2，Nd2O3，Pr2O3分別溶入鹽酸中，制得500克/升濃度的三種鹽酸稀土溶液，再用丙酮稀釋60倍后，將這三種溶液分別按合金中稀土(RE))的需要量邊攪拌邊加入到球磨混合后的WC-6Co混合粉中，使稀土添加劑均勻分布于混合粉中。將不含稀土和含不同稀土的料按該合金的常規工藝制備硬質合金。即經過120℃干燥后混入2重量%石蠟成型劑(以石蠟汽油溶液方式加入)，冷壓成型，在500℃氫氣中脫蠟，然后1410±10℃真空燒結0.5小時，即制成WC-6Co，WC-6Co-0.04Ce，WC-6Co-0.04Nd，WC-6Co-0.04Pr四種硬質合金。測定其室溫性能見表2。所測數據表明，用這種方式添加不同的稀土元素可以在不改變原合金制造工藝的情況下明顯提高合金性能。表2</tables>3.為要制得WC-14TiC-8Co-0.08RE的硬質合金，按例一的方法制成硝酸釔溶液及用例二中配制的鹽酸釹溶液，分別用酒精稀釋20倍后，分別加入到已研磨混合36小時的WC-TiC-Co混合粉料中，然后按例二相似的工藝制得三種硬質合金，其中燒結溫度為1460±10℃，制得的不含稀土和含不同稀土的硬質合金的室溫性能見表3。表3</tables>4.以市售的WC粉、Co粉，釔粉，氧化釔粉以及用例一制得的硝酸釔溶液作為稀土添加劑為原料，分別以金屬釔粉，氧化釔粉和稀土添加劑的方式制備WC-8Co-0.04Y硬質合金，和WC-8Co硬質合金。除添加方式不同以外。制備硬質合金的工藝大致與例二相同。四種硬質合金的抗彎強度值列于表4。從表4中可看出以含有稀土金屬離子溶液的方式加入稀土元素的硬質合金抗彎強度提高幅度較大。表4</tables>注表中數據為10個試樣的平均值掃描電鏡觀察合金中的稀土形態表明，在以離子溶液形式加入稀土元素制成的硬質合金中，稀土元素均以＜0.5微米的球形存在，而以氧化釔粉或金屬釔粉形式加入的則以塊狀、多角狀較粗大的稀土相存在。粗大稀土相在合金中成為夾雜，抵消了稀土的良好作用。而且稀土相與Co相粘結差，易剝落，從而導致產品性能不穩定。5.用例四中的未加稀土的及以金屬釔粉和稀土添加劑方式加稀土的硬質合金制A118型號刀片各兩把，分別對鑄鐵件毛坯不平整表面進行車面。未加稀土的兩把刀共車削了122件零件，遇到鑄件中的夾雜、砂眼時出現打刀和崩刀。用本發明的以稀土添加劑方式加稀土的硬質合金的兩把刀車削304件零件，即使遇到φ20毫米左右的大砂眼也不崩刀。而以金屬釔粉方式加稀土的硬質合金的兩把刀共車削了200件，遇到大砂眼時崩刀。權利要求1.一種稀土硬質合金的制造方法，包括[1]配料、研磨、混合工序，[2]邊攪拌邊加入稀土添加劑，[3]干燥和壓制成型工序，[4]燒結工序。2.按權利要求1的一種稀土硬質合金的制造方法，其特征是所說的稀土添加劑是由稀土氧化物溶解在硝酸或鹽酸中形成的硝酸稀土離子溶液或鹽酸稀土離子溶液中的一種。3.按權利要求1的一種稀土硬質合金的制造方法，其特征是所說的稀土添加劑中還加有丙酮、乙醇中的一種。全文摘要本發明提出了一種含稀土的硬質合金的制造方法。包括配料、研磨、加入稀土添加劑、干燥、冷壓成型及燒結工序。稀土添加劑是由稀土氧化物溶解在硝酸或鹽酸中形成的硝酸或鹽酸稀土離子溶液中的一種。用本發明的方法制造的合金，由于稀土元素以＜0.5微米球形均勻分布，因此能充分發揮稀土元素的作用。與其他添加方式相比，可以在基本不改變合金原生產工藝的條件下明顯提高合金性能，而且不同爐、批次的產品性能穩定、重復性好。文檔編號C22C29/06GK1058235SQ90104588公開日1992年1月29日申請日期1990年7月18日優先權日1990年7月18日發明者賀從訓,林晨光,彭剛申請人:北京有色金屬研究總院