專利名稱：：網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，即微觀結構具有網(wǎng)狀形貌的硬質(zhì)合金，具體涉及一種微觀結構具有網(wǎng)狀形貌的球齒用硬質(zhì)合金材質(zhì)及其制備方法。
背景技術：
：球齒用硬質(zhì)合金，是由鈷粉和碳化鎢粉末通過粉末冶金方法制備的一類高性能耐磨材料，因其高的硬度、耐磨性和良好的抗沖擊性能，廣泛用于鑿巖、鉆探等領域。其性能好壞直接關系到鑿巖鉆頭的使用效率和使用壽命。球齒用硬質(zhì)合金在使用過程中，世界各國已逐漸形成了較為統(tǒng)一的性能標準要求，如表l所示。表1常規(guī)球齒用硬質(zhì)合金的成分和性能<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>常規(guī)球齒用硬質(zhì)合金的微觀組織是一種均勻結構，WC顆粒在鈷粘結相基體上均勻分布。該類材質(zhì)制備的硬質(zhì)合金球齒在中硬巖層中的使用效果較好，已取代了硬質(zhì)合金釬片。但在高硬度、高致密性巖層中，往往出現(xiàn)不耐磨情況，使用壽命較短。美國專利US5880382公開了一種具有網(wǎng)狀結構的硬質(zhì)合金球齒用材質(zhì)，該合金是在純鈷基體上分布著硬質(zhì)合金團粒，因此合金的韌性較好。現(xiàn)場試驗表明，該結構能夠明顯的提高硬質(zhì)合金抗沖擊性能，適用于要求高韌性的油田開采。但其耐磨性較低，不適宜在礦用合金領域采用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有高耐磨性的礦用硬質(zhì)合金球齒及其制備方法，該合金具有網(wǎng)狀結構的典型形貌，適宜在高硬度、致密性巖層中使用，使用壽命能夠比常規(guī)硬質(zhì)合金球齒提高15%以上。本發(fā)明的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，是在硬度較低的硬質(zhì)合金網(wǎng)狀基體上分布有一定數(shù)量的另一種高硬度硬質(zhì)合金團粒；所述團粒在網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金中所占重量比例為7090%;所述網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金的硬度為HRA88.591，矯頑磁力Hcll15kA/m，鈷磁Com4.27.5，密度14.815.2g/cm3。所述團粒的組成是鈷的重量百分比為3.56%，TaC小于2%，余量為WC;所述團粒按常規(guī)硬質(zhì)合金制備方法單獨壓制、燒結后的硬度為HRA9092，矯頑磁力Hc為1218kA/所述網(wǎng)狀基體的組成是鈷的重量百分比為610%，TaC小于1X，余量為WC;所述基體按常規(guī)硬質(zhì)合金制備方法單獨壓制、燒結后的硬度為HRA8789.5，矯頑磁力Hc為711.8kA/m。本發(fā)明的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，其制備方法依次包括以下步驟按照網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金中團粒的成分及性能要求，將原料進行配料、濕磨、干燥過篩，然后摻入成型劑、制粒，制備成團粒；按照網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金中網(wǎng)狀基體的成分及性能要求，將原料進行配料、濕磨、干燥過篩，然后摻入成型劑，制備成料漿；將重量百分比為7090%的團粒與料漿混合2030min;將上述混合料在干燥箱中干燥，干燥溫度8095°C;將干燥后混合物過60目篩，然后壓制；最后進行燒結，形成網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，燒結溫度1430146(TC。本發(fā)明的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，其中硬度較高的硬質(zhì)合金作為團粒，硬度較低的硬質(zhì)合金作為網(wǎng)狀基體，由于硬質(zhì)合金團粒的硬度較高，因此耐磨性好，而基體的硬度低韌性好，從而達到了高耐磨性與高韌性的統(tǒng)一，應用于制作礦用硬質(zhì)合金球齒，具有高的耐磨性，解決了硬質(zhì)合金球齒在高硬度巖層使用壽命低的問題。圖1是本發(fā)明的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金的微觀組織照片(X500)。具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步描述。實施例1:球齒用網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金材質(zhì)——F10牌號材質(zhì)及其制備方法。F10牌號材質(zhì)由A#材質(zhì)與B#材質(zhì)復合而成，用于制作球齒，其中A#材質(zhì)用于制備硬質(zhì)合金團粒，B"材質(zhì)用于制備硬質(zhì)合金基體。其成分和性能如表2所示，重量百分比為80:20。首先按照表2中A#材質(zhì)的成分要求配料，采用常規(guī)硬質(zhì)合金的制備方法，即配料后，在300L球磨機中進行濕磨，球料比為3:1，研磨介質(zhì)為酒精，加量為300mL/kg，濕磨時間3040h;濕磨后過400目篩網(wǎng)，再干燥，干燥溫度8095t:;干燥后過篩，然后摻入成型劑，制粒。A"材質(zhì)取樣燒結后的性能典型值如表2所示，燒結溫度1450士1(TC。8#材質(zhì)的成分要求見表2，制備工藝與上述工藝基本相同，但在摻入成型劑后形成的是料漿，不制粒B#材質(zhì)取樣燒結后的性能典型值如表2所示，燒結溫度1450±l(TC。。將重量百分比為80:20的的A#團粒與B#料槳混合2030min;將上述混合料在干燥箱中干燥，干燥溫度8095t:;將干燥后混合物過60目篩，然后壓制；最后進行燒結，燒結溫度1440士1(TC。其最終產(chǎn)品——網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金F10的性能典型值如表2所示。表2合金的組成及性能<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例2:球齒用網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金材質(zhì)——F20牌號材質(zhì)及其制備方法。F20牌號材質(zhì)由^材質(zhì)與W材質(zhì)復合而成，用于制作球齒，其中(:#材質(zhì)制備為團粒，D"材質(zhì)制備成料漿。其成分和性能如表3所示，重量百分比為80:20。首先按照表3中C#的成分要求配料，采用常規(guī)硬質(zhì)合金的制備方法，即配料后，在300L球磨機中進行濕磨，球料比為3:l，研磨介質(zhì)為酒精，加量為300mL/kg，濕磨時間3040h;濕磨后過400目篩網(wǎng)，再干燥，干燥溫度8095t:;干燥后過篩，然后摻入成型劑，制粒。C"取樣燒結后的性能典型值如表3所示，燒結溫度1450士1(TC。W材質(zhì)的成分要求見表3，制備工藝與上述工藝基本相同，但在摻入成型劑后形成的是料漿，不制粒。D"取樣燒結后的性能典型值如表3所示，燒結溫度1450士1(TC。。將重量百分比為80:20的的A#團粒與B#料槳混合2030min;將上述混合料在干燥箱中干燥，干燥溫度8095t:;將干燥后混合物過60目篩，然后壓制；最后進行燒結，燒結溫度1450士1(TC。其最終產(chǎn)品——網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金F20的性能典型值如表3所示。表3合金的組成及性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例3:球齒用網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金材質(zhì)——F30牌號材質(zhì)及其制備方法。F30牌號材質(zhì)由E#材質(zhì)與F#材質(zhì)復合而成，用于制作球齒，其中E#材質(zhì)用于制備硬質(zhì)合金團粒，F(xiàn)#材質(zhì)用于制備硬質(zhì)合金網(wǎng)狀基體。其成分和性能如表4所示，重量百分比為70:30。首先按照表4中E#的成分要求配料，采用常規(guī)硬質(zhì)合金的制備方法，即配料后，在300L球磨機中進行濕磨，球料比為3:l，研磨介質(zhì)為酒精，加量為300mL/kg，濕磨時間3040h;濕磨后過400目篩網(wǎng)，再干燥，干燥溫度8095t:;干燥后過篩，然后摻入成型劑，制粒。A"取樣燒結后的性能典型值如表4所示，燒結溫度1450±10°C。Fft材質(zhì)的成分要求見表4，制備工藝與上述工藝基本相同，但在摻入成型劑后形成的是料漿，不制粒。B"取樣燒結后的性能典型值如表4所示，燒結溫度1450±10°C。。將重量百分比為70:30的的E#團粒與F#料漿混合2030min;將上述混合料在干燥箱中干燥，干燥溫度8095t:;將干燥后混合物過60目篩，然后壓制；最后進行燒結，燒結溫度1450士1(TC。其最終產(chǎn)品——網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金F30的性能典型值如表4所示。表4合金的組成及性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施效果試制的FIO，F(xiàn)20，F(xiàn)30材質(zhì)與表1所述材質(zhì)進行了現(xiàn)場對比試驗，試驗結果如表5所示。表5數(shù)據(jù)顯示，網(wǎng)狀結構新材質(zhì)的合金使用壽命提高了15%以上。表5合金使用性能對比試驗<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求一種網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，其特征在于在硬度較低的硬質(zhì)合金網(wǎng)狀基體上分布有一定數(shù)量的另一種高硬度的硬質(zhì)合金團粒；所述團粒在網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金中所占重量比例為70～90％；所述網(wǎng)狀硬質(zhì)合金的硬度為HRA88.5～91，矯頑磁力Hc11～15kA/m，鈷磁Com4.2～7.5，密度14.8～15.2g/cm3。2.如權利要求1所述的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，其特征在于所述團粒中鈷的重量百分比為3.56%，TaC小于2%，余量為WC;所述團粒按照常規(guī)硬質(zhì)合金制備方法單獨壓制、燒結后的硬度HRA在9092，矯頑磁力Hc為1218kA/m。3.如權利要求1所述的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，其特征在于所述網(wǎng)狀基體中鈷的重量百分比為610%，TaC小于1%，余量為WC;所述網(wǎng)狀基體按照常規(guī)硬質(zhì)合金制備方法單獨壓制、燒結后的硬度HRA為8789.5，矯頑磁力Hc為711.8kA/m。4.如權利要求1所述的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金的制備方法，依次包括以下步驟按照權利要求2所述的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金中團粒的成分及性能要求，將原料進行配料、濕磨、干燥過篩，然后摻入成型劑、制粒，制備成團粒；按照權利要求3所述的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金中網(wǎng)狀基體的成分及性能要求，將原料進行配料、濕磨、干燥過篩，然后摻入成型劑，制備成料漿；將重量百分比為7090%的團粒與料槳混合2030min;將上述混合料在干燥箱中干燥，干燥溫度8095t:;將干燥后混合物過60目篩，然后壓制；最后進行燒結，形成網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金，燒結溫度14301460°C。全文摘要本發(fā)明公開了一種網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金及其制備方法，即在硬度較低的硬質(zhì)合金網(wǎng)狀基體上分布有一定數(shù)量的另一種高硬度硬質(zhì)合金團粒，團粒所占重量比例為70~90％；團粒中鈷含量為3.5~6％，TaC小于2％，余量為WC，且單獨壓制燒結后HRA90~92，Hc12~18kA/m；網(wǎng)狀基體中鈷含量為6~10％，TaC小于1％，余量為WC，且單獨壓制燒結后HRA87~89.5，Hc7~11.8kA/m；網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金中團粒按常規(guī)工藝制粒、網(wǎng)狀基體制備料漿，然后混合、干燥、壓制、燒結，制備的網(wǎng)狀結構硬質(zhì)合金HRA88.5~91，Hc11~15kA/m，Com4.2～7.5，14.8～15.2g/cm3；用于制作硬質(zhì)合金球齒，適宜在高硬度、致密性巖層中使用，壽命比常規(guī)硬質(zhì)合金球齒提高15％以上。文檔編號E21B10/56GK101787479SQ20101010076公開日2010年7月28日申請日期2010年1月26日優(yōu)先權日2010年1月26日發(fā)明者張顥申請人:株洲硬質(zhì)合金集團有限公司