本發(fā)明涉及硬質合金，具體涉及一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金及其制備方法。

背景技術：

1、數控刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具，廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具；同時數控刀具除切削用的刀片外，還包括刀桿和刀柄等附件；而硬質合金作為先進切削加工技術的材料基礎，也是切削加工領域研究的重要方向。

2、對于切削加工參數的提升，硬質合金用于數控切削刀具的效率變差，產品在對于高切削速度、高進給量的條件下，切削效率穩(wěn)定性低，很難應用于數控切削刀具，以及產品的強度、硬度差，進一步的限制了產品的使用效率。

技術實現思路

1、針對現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，包括以下重量份原料：

4、wc粉（碳化鎢粉）45-55份、co粉10~15份、cr3c2粉8~12份、tac粉5~7份、vc粉（碳化釩粉）2~3份；其中硬質合金還包括4~7份晶粒調效細化劑、改性變質液20~25份；

5、所述晶粒調效細化劑的制備方法為：

6、s01：將納米鈦酸鍶先質子輻照處理，輻照功率為350~400w，輻照20~30min，輻照結束，得到輻照的納米鈦酸鍶；

7、輻照的納米鈦酸鍶于150~170℃下熱改進10~15min，然后以2~5℃/min的速率冷卻至55℃，保溫；

8、s02：將vn粉（氮化釩粉）、十二烷基硫酸鈉溶液和羧甲基纖維素按照重量比3：（5~7）：1混勻充分得到vn調節(jié)液；

9、s03：將3~5份保溫的納米鈦酸鍶、1~3份硅烷偶聯劑kh560加入到5~8份殼聚糖溶液中，隨后再加入1~2份納米硅溶膠共混超聲處理，超聲結束，得到納米鈦酸鍶劑；

10、s04：將納米鈦酸鍶劑、vn調節(jié)液按照重量比5:3混勻球磨處理，球磨轉速為1000~1500r/min，球磨2h，球磨結束，水洗、干燥，得到晶粒調效細化劑。

11、優(yōu)選地，其中wc粉、co粉、cr3c2粉、tac粉和vc粉的粒徑均為0.1~0.3μm。

12、優(yōu)選地，所述十二烷基硫酸鈉溶液的質量分數為4~7%；殼聚糖溶液的質量分數為2~5%；s03中共混超聲處理的超聲功率為400~500w，超聲時間為20~30min。

13、優(yōu)選地，所述改性變質液的制備方法為：

14、s101：將石墨烯熱調化處理，具體的處理方法為：

15、將石墨烯先于155~165℃下熱處理5~10min，然后以2~5℃/min的速率降至55℃，保溫；

16、將保溫的石墨烯于保溫的石墨烯總量3~5倍的浸漬液中浸漬處理，浸漬結束，抽濾、干燥，得到浸漬的石墨烯劑；

17、浸漬的石墨烯劑再以1~3℃/min的速率升溫至125~130℃，保溫5~10min，最后空冷至室溫；

18、s102：將4~7份熱調化處理的石墨烯、2~5份硝酸釔溶液、3~6份海藻酸鈉溶液和1~2份硅烷偶聯劑kh550共混充分得到改性變質液。

19、優(yōu)選地，所述硝酸釔溶液的質量分數為2~5%；所述海藻酸鈉溶液的質量分數為4~7%；所述浸漬處理的浸漬功率為450~500w，浸漬時間為20~30min。

20、優(yōu)選地，所述浸漬液的制備方法為：

21、將1~3份硬脂酸、3~5份納米二氧化硅加入到5~8份質量分數5~7%的木質素磺酸鈉溶液中，隨后再加入2~4份硝酸鑭溶液、2~5份氧化鈧，共混球磨處理，球磨轉速為1000~1500r/min，球磨2h，球磨結束，得到浸漬液。

22、優(yōu)選地，所述硝酸鑭溶液的質量分數為2~5%。

23、本發(fā)明還提供了一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金的制備方法，包括以下步驟：

24、按照重量份稱取原料；將wc粉、co粉、cr3c2粉、tac粉、vc粉和晶粒調效細化劑先攪拌混勻充分，然后再與改性變質液攪拌改性處理，攪拌結束，干燥，然后壓制成型，壓制壓力為10~15mpa，壓制20min，壓制結束，再燒結處理，燒結結束，得到本發(fā)明的超細晶粒硬質合金。

25、優(yōu)選地，所述攪拌改性處理的攪拌轉速為450~550r/min，攪拌溫度為50~55℃，攪拌時間為1~2h；燒結處理的燒結溫度為1440~1450℃，燒結時間為2h。

26、與現有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

27、1、本發(fā)明數控刀具的超細晶粒硬質合金采用wc粉、co粉、cr3c2粉、tac粉和vc粉作為基體料，通過基體料之間原料相互調配調和，通過加入晶粒調效細化劑、改性變質液二者協配協效，共同增效，同時在合金制備中采用先混勻、再攪拌改性、壓制成型和最后的燒結處理，通過工藝上的連貫處理，優(yōu)化產品的性能效果，得到的硬質合金產品在高切削速度、高進給量的條件下，切削效率穩(wěn)定性優(yōu)異，以及產品的強度、硬度效果顯著；

28、2、晶粒調效細化劑采用納米鈦酸鍶先質子輻照處理，優(yōu)化納米鈦酸鍶的活性效能，同時經過150~170℃下熱改進10~15min，然后以2~5℃/min的速率冷卻至55℃，進一步的優(yōu)化其活性度，同時再調配硅烷偶聯劑kh560、殼聚糖溶液和納米硅溶膠共混超聲處理，以及采用硅烷偶聯劑kh560加入到5~8份殼聚糖溶液中，隨后再加入1~2份納米硅溶膠共混超聲處理調和得到vn調節(jié)液，通過納米鈦酸鍶劑、vn調節(jié)液相互球磨改進，進一步的增強納米鈦酸鍶與體系之間的界面性，同時再配合vn體系，抑制晶粒生長，細化晶粒，另一方面協調改進體系原料之間的作用性，增強體系結合力，協調改進產品的性能效果；

29、3、改性變質液采用石墨烯先于155~165℃下熱處理5~10min，然后以2~5℃/min的速率降至55℃，優(yōu)化石墨烯的活性效能，再通過浸漬液浸漬處理，浸漬液以納米二氧化硅調和氧化鈧作為基體料，同時采用木質素磺酸鈉溶液、硝酸鑭溶液和硬脂酸協調配合，通過原料之間的協調協配，共同協效，改進體系產品的性能效果；以石墨烯的片狀結構分布體系中，以及經過浸漬液中的原料調和浸漬改進，通過原料之間協調改進的效果，進一步的增強產品的性能效果，同時再以1~3℃/min的速率升溫至125~130℃，保溫5~10min，最后空冷至室溫，進一步的優(yōu)化浸漬的石墨烯劑體系的活性效能，從而更好的改進體系產品，同時再采用硝酸釔溶液、海藻酸鈉溶液和硅烷偶聯劑kh550與熱調化處理的石墨烯共混充分，通過改性變質液對合金原料體系的協調改進，優(yōu)化原料之間的界面性效果以及增強原料之間的結合力，進一步的增強產品的性能效果。

技術特征：

1.一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，其特征在于，包括以下重量份原料：

2.根據權利要求1所述的一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，其特征在于，其中wc粉、co粉、cr3c2粉、tac粉和vc粉的粒徑均為0.1~0.3μm。

3.根據權利要求1所述的一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，其特征在于，所述十二烷基硫酸鈉溶液的質量分數為4~7%；殼聚糖溶液的質量分數為2~5%；s03中共混超聲處理的超聲功率為400~500w，超聲時間為20~30min。

4.根據權利要求1所述的一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，其特征在于，所述改性變質液的制備方法為：

5.根據權利要求4所述的一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，其特征在于，所述硝酸釔溶液的質量分數為2~5%；所述海藻酸鈉溶液的質量分數為4~7%；所述浸漬處理的浸漬功率為450~500w，浸漬時間為20~30min。

6.根據權利要求5所述的一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，其特征在于，所述浸漬液的制備方法為：

7.根據權利要求6所述的一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金，其特征在于，所述硝酸鑭溶液的質量分數為2~5%。

8.如權利要求1~7任一項所述一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據權利要求8所述的一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金的制備方法，其特征在于，所述攪拌改性處理的攪拌轉速為450~550r/min，攪拌溫度為50~55℃，攪拌時間為1~2h；燒結處理的燒結溫度為1440~1450℃，燒結時間為2h。

技術總結
本發(fā)明涉及硬質合金技術領域，具體涉及一種用于數控刀具的超細晶粒硬質合金及其制備方法，包括以下重量份原料：WC粉45?55份、Co粉10~15份、Cr3C2粉8~12份、TaC粉5~7份、VC粉2~3份；其中硬質合金還包括4~7份晶粒調效細化劑、改性變質液20~25份。本發(fā)明通過工藝上的連貫處理，優(yōu)化產品的性能效果，得到的硬質合金產品在高切削速度、高進給量的條件下，切削效率穩(wěn)定性優(yōu)異，以及產品的強度、硬度效果顯著。

技術研發(fā)人員：彭銳濤,陳美良,高江雄,唐新姿,屈植華,趙林峰,黃曉芳
受保護的技術使用者：湘潭大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/26