WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法技术

一种WC‑6Ni‑石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法，WC‑6Ni‑石墨自润滑硬质刀具材料主要由WC、Ni和C组成。制备方法为机械合金化和微波烧结，按照一定摩尔比将WC粉、Ni粉和C粉，加入球磨罐中，球磨介质为酒精，球磨一定时间后取出，并烘干、过筛以及造粒后使用一定压力的冷压成型和冷等静压。将压制好的胚体置于微波炉中烧结，采用一定的升温速率使得胚体达到一定温度后保温，烧结完毕后随炉冷却。本发明专利技术制备的WC‑6Ni‑石墨自润滑硬质刀具材料是具有WC、Ni和C三种相，WC‑Ni合金具有抗氧化性和耐腐蚀性；加入石墨C的目的是起润滑作用，本发明专利技术制备过程中无污染，低能耗，不仅能够应用于高速刀具的制造，且具有较高的硬度和较好的耐腐蚀性，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法
本专利技术属于复合材料制备
，提供了一种WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法。技术背景机械加工技术作为制造业中较为重要的环节，直接影响着机械制造业产品的质量，伴随着全球环保意识的加强，机械加工也逐渐朝着绿色制造工艺的方向发展，逐步摒弃切削液的使用而转为干切削加工，虽然干切削具有无污染、易于回收等特性，但是在停止切削液使用条件下，刀具的磨损加剧、使用寿命降低，因此，有必要开发具有减摩和润滑功能的自润滑刀具材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：通过机械合金化形成WC-Ni-石墨微纳米复合粉，一方面利用细晶强化来提高合金的力学性能，另一方面可以活化表面，易于在烧结过程制备致密性良好的合金块体，本专利的WC-Ni-石墨润滑硬质刀具材料，具有高硬度、高耐磨和耐腐蚀等特点。本专利技术的技术方案是：一种WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法，采用机械合金化和微波烧结制备了WC-Ni-石墨合金块体，其物相为WC、Ni和石墨，包括以下步骤，(1)将一定摩尔比的WC粉、Ni粉和石墨球混合，然后球磨得到均匀混合的粉体；(2)将均匀混合好的粉体干燥、过筛和造粒后压制成坯体；(3)在保护气氛下，采用微波烧结炉加热至一定温度并保温一定时间，对胚体进行烧结；本专利技术涉及WC-Ni-石墨润滑硬质刀具材料的制备方法，WC的质量百分比分别为93.2％，Ni的质量百分比为6％，石墨的质量百分比为0.8％。本专利技术在制备WC-Ni-石墨润滑硬质刀具材料合金时，球磨时间为12～24h，冷等静压压力为100～300MPa。本专利技术在原位制备WC-Ni-石墨润滑硬质刀具材料时，烧结设备为微波烧结炉。本专利技术在制备WC-Ni-石墨润滑硬质刀具材料时，升温速率为5～20℃/min，烧结温度为1400℃，保温时间为15min，烧结气氛为真空或氩气气氛。本专利技术在制备WC-Ni-石墨润滑硬质刀具材料时，采用机械合金化和微波烧结法制备相组成为WC、Ni和石墨的硬质刀具材料。本专利技术选取具有自润滑作用的WC-6Ni-石墨硬质刀具材料，通过添加石墨润滑相的方法，考察了机械合金化和微波烧结WC-6Ni-石墨硬质刀具材料的显微组织、力学性能、磨损形貌和耐腐蚀性能变化规律。本专利技术采用机械合金化和微波烧结法制备WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料，Ni对WC有良好的润湿性，且镍具有好的抗腐蚀性和抗氧化性，可取代Co，但WC-Ni硬质合金比WC-Co硬质合金力学性能差，主要原因有：Ni本身的硬度与机械强度低于Co；室温时，面心立方晶系的Ni比密排六方晶系的Co有更多的滑移系数和更好的塑性。因此Ni粉易发生塑性变形，变为大尺寸的镍聚集体，在烧结过程中可形成“镍池”缺陷，造成WC-Ni系硬质合金强度不足。基于上述原因,本专利技术在WC-6Ni中加入C，从而有效提高WC-Ni合金的硬度和耐磨性，满足一定的减摩和力学性能要求。与其他技术相比，本专利技术的突出优势为：(1)采用机械合金化和微波烧结技术，降低了成本，无污染。(2)在烧结过程中形成的WC-Ni-石墨合金的相组成为WC、Ni和石墨，均匀分布于WC基体的Ni和石墨的纳米颗粒，形成了WC、Ni和石墨复合结构，制备的包含Ni和石墨的纳米颗粒的自润滑硬质刀具材料，可保证其具有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。附图说明图1为微波烧结制备的WC-6Ni-0.8％C硬质合金试样XRD图；图2为实施例1中微波烧结制备的WC-6Ni-0.8％C硬质合金试样表面SEM图；图3为实施例1中微波烧结制备的WC-6Ni-0.8％C硬质合金试样断口SEM图。具体实施方式以下通过具体实施例和附图更为详细的说明本专利技术，但下面具体描述内容仅为示例性而非限制性，实施例中描述的技术特征或技术特征的组合不应当被认为是孤立的，他们可以被相互组合从而达到更好的技术特征。实施例1WC-Ni-石墨自润滑硬质刀具材料制备：将原料粉WC、Ni分别粉末按照93.2wt％、6wt％进行称量配粉和石墨球(磨下的量为0.8wt％)在20ml酒精球磨介质球磨，使用高能球磨机球磨12h，150r/min，最后混合粉体总量设为20g。之后使用100℃干燥箱干燥，将混合材料过200目筛子后进行研磨造粒，使用不锈钢磨具，20MPa压力将材料压制成型后再经冷等静压使用200MPa压力保压3min，之后将胚体放置微波烧结炉中烧结，烧结过程通入Ar气体保护，升温速率10℃/min，加热至1400℃保温15min后炉冷取出，使用金刚石沙盘磨去除表面烧损层与氧化层。WC-6Ni-0.8％C硬质合金试样XRD图如图1，WC-6Ni-0.8％C硬质合金试样的SEM图如图2，WC-6Ni-0.8％C硬质合金试样摩擦磨损图如图3。本文虽然给出了本专利技术的实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本专利技术精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本专利技术权利范围得到限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，/n1)将一定量WC粉、Ni粉和石墨球在球磨罐中均匀混合，球磨介质为水或酒精，采用球磨混料；/n2)将步骤1)所得混合粉末烘干、过筛以及造粒后使用一定压力的冷等静压冷压成型；/n3)将压制好的胚体置于微波烧结炉中，通过一定的升温速率使得胚体达到一定温度后保温。/n4)经上述步骤，可得到WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料。/n

【技术特征摘要】
1.WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)将一定量WC粉、Ni粉和石墨球在球磨罐中均匀混合，球磨介质为水或酒精，采用球磨混料；
2)将步骤1)所得混合粉末烘干、过筛以及造粒后使用一定压力的冷等静压冷压成型；
3)将压制好的胚体置于微波烧结炉中，通过一定的升温速率使得胚体达到一定温度后保温。
4)经上述步骤，可得到WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料。


2.如权利要求1所述的WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料的机械合金化和微波烧结的制备方法。其特征在于，加入WC的质量百分比分别为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，杨先军，聂午阳，白杨，梁炳亮，陈卫华，何文，欧阳晟，艾云龙，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36