專利名稱：Pcb工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金的制備方法，特別是一種PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金以其高硬度和高強(qiáng)度有著廣泛的用途，在采用PCB微鉆加工電子元器件行業(yè)中，隨著電子元器件的不斷小型化，要求使用的微鉆鉆徑也越來(lái)越小，其對(duì)微鉆材質(zhì)的要求也就越來(lái)越高。目前，市場(chǎng)上應(yīng)用的PCB微鉆工具都是采用傳統(tǒng)硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝制備的超細(xì)硬質(zhì)合金加工而成，其工藝流程主要是采用超細(xì)碳化鎢原料，以及鈷和少量添加劑，通過(guò)濕磨，干燥，壓制成型，燒結(jié)制備出超細(xì)硬質(zhì)合金。比如中國(guó)專禾U"硬質(zhì)合金"(專利號(hào)200580013951. 1)采用不超過(guò)0. 3微米WC為原料，中國(guó)專利"超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法"(專利號(hào)200310110521. 4)采用費(fèi)氏粒度為0. 3 0. 7微米WC為原料。這些傳統(tǒng)制備超細(xì)硬質(zhì)合金方法采用的超細(xì)粉末原料WC、 Co等，比表面積大，制備的硬質(zhì)合金中鎢鈷很難混合均勻，生產(chǎn)出的超細(xì)硬質(zhì)合金往往存在金相組織結(jié)構(gòu)不均勻，容易出現(xiàn)異常長(zhǎng)大晶粒，造成使用過(guò)程中刀具的耐磨性和孔位精度不是很好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服上述傳統(tǒng)工藝方法制備超細(xì)硬質(zhì)合金存在的金相組織結(jié)構(gòu)不均勻，容易出現(xiàn)異常長(zhǎng)大晶粒等技術(shù)缺陷，提供一種新的PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法，使制備的超細(xì)硬質(zhì)合金金相組織結(jié)構(gòu)均勻，無(wú)異常長(zhǎng)大晶粒，用這種超細(xì)硬質(zhì)合金金生產(chǎn)的PCB工具的耐磨性和孔位精度大大提高。
本發(fā)明的這種PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法，包括配料，濕磨，干燥，壓制成型，低壓燒結(jié)工序，不同的是配料時(shí)選用亞晶尺寸為50 100nm的WC-Co復(fù)合粉為原料，再配入或不配入Co粉而達(dá)到重量百分比為5 10%的Co含量，還配入重量百分比為O. 1 1.0%的03(:2，重量百分比為O. 1 1.0。/o的VC，所述Co粉、Cr3G粉和VC粉Fsss粒度均小于1. 5 u m，配料計(jì)算的碳平衡值為+0. 10 +0. 30%，低壓燒結(jié)的的溫度為1380 1420°C，壓力為7. 5 10 MPa。本發(fā)明在實(shí)施時(shí)，優(yōu)先選用Co含量為重量百分比為5 7%的WC-Co復(fù)合粉。本發(fā)明在實(shí)施時(shí)，濕磨的球料比最好為5 8: 1，研磨時(shí)間為60 100小時(shí)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是選用納米級(jí)WC-Co復(fù)合粉為原料，并配入適量的Cr3G、 VC作晶粒抑制劑，制得的超細(xì)硬質(zhì)合金中WC平均晶粒度達(dá)(0.5 0.7) "m，硬質(zhì)合金的硬度達(dá)到HV3:1700 2000，抗彎強(qiáng)度TRS^4000 N/mm2。由于采用1380 142(TC低壓燒結(jié)，使硬質(zhì)合金能保持組織結(jié)構(gòu)均勻，性能穩(wěn)定。使用本發(fā)明方法制備的硬質(zhì)合金具有鈷相均勻，晶粒生長(zhǎng)完整，具有很好的斷裂韌性，可以滿足直徑為0. 5mm以下PCB微鉆的使用技術(shù)要求，而且加工成的微鉆在使用過(guò)程中的耐磨性和孔位精度很好。


圖1是本發(fā)明制備的超細(xì)硬質(zhì)合金的SEM照片(10000X );圖2是傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的超細(xì)硬質(zhì)合金SEM照片(10000X)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例h選用Co重量百分比(以下簡(jiǎn)寫(xiě)為wt%)為5%、亞晶尺寸為50 100nm的WC-Co復(fù)合粉，配入1. Owt。/o的Cr3C2， 0. lwt。/o的VC，配料計(jì)算的碳平衡值為+0. 10%，將配好的料進(jìn)行濕磨，濕磨的球料比為5 6: 1，研磨時(shí)間為60 70小時(shí)。濕磨后的混合料按常規(guī)工藝進(jìn)行干燥，壓制成直徑為3. 5ram的PCB微鉆棒坯，然后將成型后的坯料進(jìn)行低壓燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為1380 1420°C，壓力為7. 5 8. 5MPa。用燒結(jié)成型的合格PCB微鉆棒加工成的0. 30mm微鉆使用壽命達(dá)5200孔。
本發(fā)明選用的納米級(jí)WC-Co復(fù)合粉是采用可溶性鎢鹽和鈷鹽進(jìn)行分子級(jí)混合制備成鎢鈷復(fù)合粉前驅(qū)體溶液，再經(jīng)噴霧干燥或熱解制備成鎢鈷復(fù)合粉前驅(qū)體氧化物，最后經(jīng)碳化而制備成的一種WC-Co復(fù)合粉原料，相對(duì)于傳統(tǒng)方法中制備硬質(zhì)合金使用的超細(xì)碳化鎢粉和鈷粉，納米級(jí)WC-Co復(fù)合粉在混合均勻性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，再輔以適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝，用納米級(jí)WC-Co復(fù)合粉生產(chǎn)的超細(xì)硬質(zhì)合金具有金相組織結(jié)構(gòu)均勻，無(wú)異常長(zhǎng)大晶粒，用其制備0.5mm以下(比如0.3mm)的PCB微鉆也就具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品的耐磨性和孔位精度優(yōu)于傳統(tǒng)超細(xì)硬質(zhì)合金。
實(shí)施例2:選用Co含量為6wt%、亞晶尺寸為50 70nm的WOCo復(fù)合粉，配入0. 6wt。/。的Cr3C2， 0.3wtS的VC，配料計(jì)算的碳平衡值為+0. 15%，濕磨的球料比為5 6: 1，研磨時(shí)間為60 70小時(shí)。濕磨后的混合料按常規(guī)工藝進(jìn)行干燥，壓制成直徑為3. 5皿的PCB微鉆棒坯，然后將成型后的坯料進(jìn)行低壓燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為1380 142(TC，壓力為7. 5 8. 5MPa。用燒結(jié)成型的合格PCB微鉆棒加工成的0.3mm微鉆使用壽命達(dá)5700孔。(其余工藝過(guò)程及控制參數(shù)同實(shí)施例1)
實(shí)施例3:選用Co含量為7wt%、亞晶尺寸為70 90nm的WC-Co復(fù)合粉，配入1 wt。/。的Co粉(Fsss粒度小于1. 5ii m，以下實(shí)施例相同)而達(dá)到8wt。/。的Co含量，配入0. 45wt。/。的Cr3C2(Fsss粒度小于1. 5 u m，以下實(shí)施例相同)，0. 55wt%的VC(Fsss粒度小于1. 5 ii m，以下實(shí)施例相同)，配料計(jì)算的碳平衡值為+0. 20%，將配好的料進(jìn)行濕磨，濕磨的球料比為6 7: 1，研磨時(shí)間為75 85小時(shí)。濕磨后的混合料按常規(guī)工藝進(jìn)行干燥，壓制成直徑為3. 5mm的PCB微鉆棒坯，然后將成型后的坯料進(jìn)行低壓燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為1380 142(TC，壓力為8.5 9. 5 MPa。用燒結(jié)成型的合格PCB微鉆棒加工成的0. 3mm微鉆使用壽命達(dá)6100孔。(其余工藝過(guò)程及控制參數(shù)同實(shí)施例1)
實(shí)施例4:選用Co含量為7wt。/。、亞晶尺寸為80 100nm的WC-Co復(fù)合粉，配入2 wto/o的Co粉而達(dá)到9wt。/。的Co含量，配入0. 35wto/o的Cr3C2， 0. 65wt。/o的VC，配料計(jì)算的碳平衡值為+0. 25%，將配好的料進(jìn)行濕磨，濕磨的球料比為7 8: 1，研磨時(shí)間為85 95小時(shí)。濕磨后的混合料按常規(guī)工藝進(jìn)行干燥，壓制成直徑為3. 5mm的PCB微鉆棒坯，然后將成型后的坯料進(jìn)行低壓燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為1380 1420°C，壓力為9.0 9.5MPa。用燒結(jié)成型的合格PCB微鉆棒加工成的0.3mm微鉆使用壽命達(dá)6700孔。(其余工藝過(guò)程及控制參數(shù)同實(shí)施例1)
實(shí)施例5:選用Co含量為7w"/。、亞晶尺寸為80 100nm的WC-Co復(fù)合粉，配入3 wt。/。的Co粉而達(dá)到10wt。/o的Co含量，配入0. lwt呢的Cr3C2， 1. 0wt呢的VC，配料計(jì)算的碳平衡值為+0.30%，將配好的料進(jìn)行濕磨，濕磨的球料比為7 8:1，研磨時(shí)間為95 100小時(shí)。濕磨后的混合料按常規(guī)工藝進(jìn)行干燥，壓制成直徑為3. 5ram的PCB微鉆棒坯，然后將成型后的坯料進(jìn)行低壓燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為1380 1420°C，壓力為9.0 10.0 MPa。用燒結(jié)成型的合格PCB微鉆棒加工成的3. 5mm微鉆使用壽命達(dá)7000孔。
實(shí)施例1 5制備的PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的物理力學(xué)性能列于表1:
表l
實(shí)施例密度(g/cm3)Hc (KA/m)Com(%)TRS (N/mm2)HV3
114, 9031.64.940301980
214. 8229.35.242001900
314. 5627. 57. 143001850
414. 3825. 47. 842601780
514. 2023. 38. 543501720
權(quán)利要求
1、一種PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法，包括配料，濕磨，干燥，壓制成型，低壓燒結(jié)工序，其特征是配料時(shí)選用亞晶尺寸為50～100nm的WC-Co復(fù)合粉為原料，再配入或不配入Co粉而達(dá)到重量百分比為5～10％的Co含量，還配入重量百分比為0.1～1.0％的Cr3C2，重量百分比為0.1～1.0％的VC，所述Co粉、Cr3C2粉和VC粉Fsss粒度均小于1.5μm，配料計(jì)算的碳平衡值為+0.10～+0.30％，低壓燒結(jié)的的溫度為1380～1420℃，壓力為7.5～10MPa。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征是 所述WC-Co復(fù)合粉的Co含量為重量百分比為5 7%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法，其特 征是所述濕磨的球料比為5 8: 1，研磨時(shí)間為60 100小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種PCB工具用超細(xì)硬質(zhì)合金的制備方法，包括配料，濕磨，干燥，壓制成型，低壓燒結(jié)工序，不同的是配料時(shí)選用亞晶尺寸為50～100nm的WC-Co復(fù)合粉為原料，再配入或不配入Co粉而達(dá)到重量百分比為5～10％的Co含量，還配入重量百分比0.1～1.0％的Cr₃C₂，重量百分比0.1～1.0％的VC，配料計(jì)算的碳平衡值為+0.10～+0.30％，低壓燒結(jié)的溫度為1380～1420℃，壓力為7.5～10Mpa。本發(fā)明使制備的超細(xì)硬質(zhì)合金金相組織結(jié)構(gòu)均勻，無(wú)異常長(zhǎng)大晶粒，用這種超細(xì)硬質(zhì)合金金生產(chǎn)的PCB工具的耐磨性和孔位精度大大提高。
文檔編號(hào)C22C1/05GK101665881SQ20091004449
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者懼 何, 林 卿, 袁軍文 申請(qǐng)人:株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司