一种硬质合金真空负压脱蜡－烧结工艺.pdf

一种硬质合金真空负压脱蜡－烧结工艺，由亚真空载气低温脱蜡、高真空高温烧结、冷却和出炉四个连续过程组成。在常温条件下，将充有氩气的烧结炉内的已成型硬质合金构件在522分钟的时间内，逐渐地、分阶段地将炉内温度由常温上升到600℃，同时用机械泵将炉内的真空度控制在－98KPa左右；在高真空条件下，通过247分钟的连续升温，将烧结炉内的温度由600℃上升到1400～1450℃，并保温40分钟；然后让其通过自然冷却的方式在180分钟左右由1400～1450℃下降到900℃，再在炉内充满氩气的条件下，让烧结炉内的温度在300分钟左右从900℃快速冷却至50℃以下；在炉内温度降至50℃以下后排出炉内氩气并将产品卸出。整个过程只需12.8小时，节约了大量的时间，有效防止产品的渗脱碳及起皮，提高了生产效率。

1、  一种硬质合金真空负压脱蜡—烧结工艺，其特征在于：它由亚真空载气低温脱蜡，高真空高温烧结，冷却和出炉四个连续过程组成，其中所述的亚真空载气522分钟的时间内、逐渐地、分阶段地将炉内温度由常温上升到600℃，同时用机械泵将炉内的真空度控制在-98Kpa左右；所述的高真空温烧结是指在高真空条件下，通过247分钟的连续升温或保温，将烧结炉内的温度由600℃上升到1400～1450℃；并在180分钟左右由1400～1450℃降到900℃，然后在炉内充氩气的条件下，让烧结炉内的温度在300分钟左右从900℃快速冷却至50℃以下；所述的出炉是指在炉内降至50℃以后排出炉内氩气，并将产品卸出。

2、  如权利要求1所述的一种硬质合金真空负压脱蜡—烧结工艺，其特征在于：所述的亚真空载气低温脱蜡阶段，其各个时间阶段的升温分配如下：前20分钟让炉温由室温升至150℃；而后的55分钟时间内由150℃升至260℃，并又分别经166.7分钟升温至310℃，经133.3分钟升温至350℃，经66.7分钟升温至450℃；又经保温30分钟以后，又让其在50分钟时间内由450℃升温至600℃。

3、  如权利要求1所述的一种硬质合金真空负压脱蜡—烧结工艺，其特征在于：所述的高真空高温烧结阶段，其各个时间的升温分配如下：前144分钟时间将炉内温度由600℃升至1320℃；而后经30分钟的保温阶段，又让炉内温度在33分钟时间内由1320℃升至最终烧结温度1400～1450℃；并在1400～1450℃的条件下保温40分钟。

一种硬质合金真空负压脱蜡--烧结工艺
技术领域
本发明涉及一种硬质合金真空负压脱蜡-烧结工艺，属硬质合金制作工艺方法类。
背景技术
脱脂和烧结工艺是硬质合金生产中必不可少的一道工序，由于传统工艺中所采用的成型剂普遍为丁纳橡胶，在脱胶过程中这种橡胶成型剂对泵和炉体形成较大的污染，因而必须采用钟罩式氢气脱胶炉先脱胶，然后再转入真空烧结炉中进行烧结，完成脱胶到烧结这一过程需2天的时间，可见其效率之低。同时，由于橡胶成型剂在脱胶烧结成型过程中极易形成凝胶而引起产品脏化，使得合金产品质量难以得到保障。因此，一些合金生产厂家开始使用石蜡成型剂，并探索采用脱蜡烧结一体化工艺来替代前述传统脱脂烧结工艺。但由于石蜡成型材料在脱蜡过程中的固有特性，使其成为实际生产过程中出现的难以控制合金的碳氧平衡这一拦路虎，造成产品的渗脱碳或起皮现象，易导致产品报废。
因此，探索脱蜡烧结一体化工艺中控制合金生产中碳氧平衡的方法，防止产品的渗脱碳及起皮，稳定产品质量，提高生产效率，已成为硬质合金生产厂家的一个重要课题。
技术内容
本发明的目的：旨在提出一种能有效控制脱蜡烧结一体化工艺中合金的碳氧平衡的新方法，既防止合金产品的渗脱碳及起皮，稳定产品质量，而且还能提高生产效率。
上述发明的目的由下述工艺来实现：
这种硬质合金真空负压脱蜡—烧结工艺，其特征在于：它由亚真空载气低温脱蜡，高真空高温烧结，冷却和出炉四个连续过程组成，其中所述的亚真空载气522分钟的时间内、逐渐地、分阶段地将炉内温度由常温上升到600℃，同时用机械泵将炉内的真空度控制在-98Kpa左右；所述的高真空温烧结是指在高真空条件下，通过247分钟的连续升温或保温，将烧结炉内的温度由600℃上升到1400～1450℃；并在180分钟左右由1400～1450℃降到900℃，然后在炉内充氩气的条件下，让烧结炉内的温度在300分钟左右从900℃快速冷却至50℃以下；所述的出炉是指在炉内降至50℃以后排出炉内氩气，并将产品卸出。
所述的亚真空载气低温脱蜡阶段，其各个时间阶段的升温分配如下：前20分钟让炉温由室温升至150℃；而后的55分钟时间内由150℃升至260℃，并又分别经166.7分钟升温至310℃，经133.3分钟升温至350℃，经66.7分钟升温至450℃；又经保温30分钟以后，又让其在50分钟时间内由450℃升温至600℃。
所述的高真空高温烧结阶段，其各个时间的升温分配如下：前144分钟时间将炉内温度由600℃升至1320℃；而后经30分钟的保温阶段，又让炉内温度在33分钟时间内由1320℃升至最终烧结温度1400～1450℃；并在1400～1450℃的条件下保温40分钟。
根据以上技术方案提出的这种硬质合金真空负压脱蜡-烧结工艺，与目前本行业传统工艺相比，不仅可有效防止产品的渗脱碳及起皮，稳定产品质量，提高产品合格率，而且使产品的脱蜡烧成时间由2天缩短至12小时左右；无疑会给企业带来明显经济效益。
附图说明
附图为本发明工艺流程图。
具体实施方式：
本发明所介绍的是一种硬质合金真空负压脱蜡—烧结一体化工艺。
本工艺的发明人之所以提出上述一体化新工艺，其技术依据是考虑到：在采用石蜡替代丁钠橡胶采用制作硬质合金铁成型剂后，由于石蜡是一种混合有机材料，由一系列饱和烷烃所构成，其中以碳原子数在25左右为主，它没有固定的熔点和沸点。虽然在一般条件下性质比较安定，但在适宜条件下也会发生置换、氧化、热解等反应。如果升温工艺不适当，会引起石蜡裂解，使产品增碳、改变了合金中的相成分，造成废品。
因此，在本发明提出的工艺控制过程中对烧结炉内的环境及升温过程，提出了十分细致的工艺需求。真正的发明要点主要体现在亚真空载气低温脱脂和高真空高温烧结两个阶段。
以烧结的第一阶段，在由常温(室温)升至600℃的过程中，不仅要求在炉内要充以一定的氩气作为脱蜡载气，而且分成7个阶段逐渐升温，其目的是，既要保证成型硬质合金构件在无氧状态下升温，又要防止由于石蜡裂解而残碳于合金中，影响产品质量。所以对这一阶段的七个升温细节都有十分严格的要求。而对高温烧结的第二阶段，除要求炉内的高真空烧结环境外，也将其分成四个比较细微过程。
这种硬质合金真空负压脱蜡-烧结可表示为以下四个工艺过程：
1、亚真空载气低温脱蜡
2、高真空高温烧结
3、冷却
4、出炉
亚真空载气低温脱蜡过程：
此过程的主要目的是脱除硬质合金毛坯构件中的石蜡成型剂。由于石蜡是一种混合物，由一系列的饱和烷烃所构成，其碳原子数大多在20至30之间，尤以25左右为主。随着碳原子数由小到大，其熔点和沸点也随之增高。因此，石蜡没有固定的熔点和沸点。随着温度的升高，不同碳原子数的熔烃成分将依序、陆续转化为蒸汽。但在过高温度(大约450℃)下，烷烃将会裂解而沉积碳。而在常压下，石蜡中的各种烷烃的沸点均已接近其裂解温度。为了控制硬质合金产品中的碳含量，需要在低于其沸点的温度下脱除石蜡。这就是本过程中亚真空的作用所在，此过程的载气是指在亚真空条件下，在整个脱蜡过程中通入少量定向流动的载气—Ar气，既可以使得硬质合金毛坯构件在脱蜡温度下安全脱除石蜡且使产品不会增氧，同时又可以最大幅度地排出石蜡而降低对炉体的污染，促进炉膛温度的均匀性而改善均匀脱蜡过程，大大降低炉内石蜡蒸汽压、减小石蜡裂解地危险而提高脱蜡速度。
所述的亚真空载气低温脱蜡阶段，其各个时间阶段的升温分配如下：前20分钟让炉温由室温升至150℃；而后的55分钟时间内由150℃升至260℃，并又分别经166.7分钟升温至310℃，经133.3分钟升温至350℃，经66.7分钟升温至450℃；又经保温30分钟以后，又让其在50分钟时间内由450℃升温至600℃。
高真空高湿烧结过程：
此过程的目的主要是使硬质合金毛坯构件在高温下收缩致密。为了减小氧与碳的化学反应对产品成份的影响，需尽量提高真空度。
所述的高真空高温烧结阶段，其各个时间的升温分配如下：前144分钟时间将炉内温度由600℃升至1320℃；而后经30分钟的保温阶段，又让炉内温度在33分钟时间内由1320℃升至最终烧结温度1400～1450℃；并在1400～1450℃的条件下保温40分钟。
冷却过程：
此过程的目的主要是使烧结的硬质合金构件在不引起产品变形和氧化的前提下，在炉内尽快地冷却，即让烧结炉内的温度在300分钟左右从900℃快速冷却至50℃以下；
出炉过程：此过程的目的就是将烧结成冷却好的产品出炉。所述的出炉是指在炉内降至50℃以后排出炉内氩气，并将产品卸出。
上述冷却与出炉工艺与目前公知技术相仿。