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专利号: 2017101776916
申请人: 洛阳理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2024-09-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料,其特征在于:该材料依次由经烧结而成的基体层、连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层组成,从外耐磨层到基体层,每一层占材料总质量的质量分数分别为15%、12.5%、10%、7.5%和55%,基体层为WC-Co,连接层、第一过渡层、第二过渡层以及外耐磨层均为WC-Co与CBN-Co的混合粉体,并且从连接层到外耐磨层, WC-Co的质量分数呈梯度减少。

2.一种制备如权利要求1所述的WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:通过化学镀在WC和CBN两种粉体表面包覆金属Co,得到WC-Co和CBN-Co两种粉体,并以WC-Co作为基体层,WC-Co和CBN-Co的混合粉体以不同混合比例分别作为连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层,按照基体层、连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层的顺序,依次装填在石墨模具内后,于真空条件下均匀加压进行放电等离子烧结,然后断电自然冷却至室温,即得到梯度复合刀具材料;

所述化学镀所用的镀液中主盐为15 40 g/l的硫酸钴、络合剂为50 g/l的柠檬酸三钠、~还原剂为20 60 g/l的次亚磷酸钠、缓冲剂为25 g/l硼酸,配制镀液的方法为:~

(1)用去离子水溶解硫酸钴,得到溶液a;

(2)用去离子水溶解柠檬酸三钠,得到澄清溶液b;

(3)将溶液a加入溶液b中,搅拌混合溶液,得到主盐络合溶液c;

(4)常温下,用去离子水溶解次亚磷酸钠,搅拌均匀,得到溶液d;

(5)将溶液d加入主盐络合溶液c中,边加边搅拌,得到溶液e;

(6)用去离子水溶解硼酸,搅拌均匀,得到澄清溶液f;

(7)将溶液f加入溶液e中,边加边搅拌,得到镀液;

(8)用氢氧化钠调整镀液的PH值为8 11,然后加去离子水定容;

~

连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层中,每一层WC-Co和CBN-Co的混合粉体的配制方法为:按照WC-Co和CBN-Co在所在层中的质量分数,分别取经化学镀处理的WC-Co粉体和CBN-Co粉体,倒入装有去离子水的容器中,混匀得到混合物Ⅰ,去离子水的质量为WC-Co粉体和CBN-Co粉体总质量的7 8倍;对混合物Ⅰ进行超声搅拌,保持混合物Ⅰ的温度为105℃;超声搅~拌35min后,按照聚乙二醇和混合物Ⅰ的质量比为1:80,取聚乙二醇加入到混合物Ⅰ中,继续超声搅拌,得到混合物Ⅱ;将所得混合物Ⅱ真空干燥后过筛,得到WC-Co和CBN-Co的混合粉体;

在所述放电等离子烧结过程中,装填在石墨模具中的基体层、连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层占梯度复合刀具材料的质量分数依次为55%、7.5%、10%、12.5%和15%。

3.根据权利要求2所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:3

所述WC粉体纯度大于99.1%,平均粒径为400nm,理论密度为14.83g/cm ; CBN粉体纯度大于99.0%,平均粒径500nm。

4.根据权利要求2所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:在对WC和CBN两种粉体进行化学镀之前,分别进行预处理,预处理包括粗化、敏化活化和烘干。

5.根据权利要求4所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:所述粗化是将待处理的粉体加入粗化液中,于室温下超声波振荡;然后静置至粉体沉降后,将粉体从粗化液中取出,用去离子水清洗沉降的粉体,分离出粉体;所述的粗化液的组成包括20ml/l的氢氟酸和2g/l的氟化铵。

6.根据权利要求4所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:所述敏化活化是将经粗化处理后的粉体加入敏化活化液中,于室温下超声波振荡,然后静置至粉体沉降后,取出沉降的粉体,用去离子水清洗后,由离心机分离出粉体;所述敏化活化液的组成包括0.5 g/l的氯化钯、30 g/l的氯化亚锡、160 g/l的氯化钠和60ml/l的盐酸。

7.根据权利要求4所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:在所述化学镀之前,将预处理过的粉体分别进行磁力搅拌预分散。

8.根据权利要求2所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:所述放电等离子烧结中,从室温上升至1800℃的过程中,环境压力平稳均匀的加至50MPa,之后在温度为1800℃、压力50MPa条件下保温20 30min,然后断电自然冷却至室温。

~

9.根据权利要求6所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法,其特征在于:所述敏化活化液的配制方法是:

(1)称取0.25g的氯化钯加入30ml浓盐酸中搅拌溶解,完全溶解后变为橙红色透明溶液,再加入去离子水直至50ml,即得到溶液a;(2)称取80g的氯化钠溶于250ml去离子水中,得到溶液b;

(3)将溶液a与溶液b混和,搅拌均匀,得到溶液c;

(4)称取15g的氯化亚锡溶于150ml的去离子水中,得到白色的溶液d;

(5)把溶液d边搅拌边加入溶液c中,得到深绿色溶液e;

(6) 向溶液e加入去离子水定容至500ml,得到深绿色的敏化活化液。