[發明專利]一種采用Co-Cu作為粘結相的硬質合金材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010595790.4
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102061419A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 吝楠;賀躍輝;江垚;張端鋒
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種硬質合金合金材料及其制備方法，具體涉及一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料及其制備方法，屬于硬質合金材料制備技術領域。?

背景技術

硬質合金材料的生產是傳統粉末冶金工藝，一般是通過混合，攪拌以及球磨原材料，制成混合粉末，然后將粉末在模具中成型，最后在一定氣氛中以預定溫度燒結得到合金，這樣，以粉末冶金方法可以得到用傳統熔鑄法難以得到的金屬和合金。硬質相主要是WC，粘結相主要是Co。硬質合金具有優良的硬度、強度，使其能應用于切削工具，鉆探工具，石油開采和礦山采掘工具以及各種耐磨、耐壓零件。但是，由于金屬鈷資源匱乏，價格昂貴，國內外一直在尋找合適的替代金屬。鐵、鎳或及其與鈷的合金是較為常見的替代品。?

但是，替代Co的一個前提是其制造的硬質合金的硬度和抗彎強度，必須達到或接近Co粘接的硬質合金的性能標準。這些Co的替代金屬的研究包括：采用耐腐蝕性能較好的Ni作為粘接相合金，但是該硬質合金的硬度和強度均遠低于Co作為粘結相的硬質合金。此外，還有研究采用Fe，Co-Ni，Fe-Ni，Co-Ni-Fe等作為粘結相的硬質合金，但采用上述成分的粘結相的硬質合金，其硬度和抗彎強度都有明顯的下降。因此，至今為止采用Ni、Fe替代Co作為硬質合金的粘接相的研究工作并未取得理想的結果。?

發明內容

本發明旨在解決的技術問題是，針對硬質合金中Co粘結相的替代金屬研究和使用中存在的不足，提出一種采用共沉淀方法制備的Co-Cu合金作為粘接相的硬質合金。采用該方法所制備的Co-Cu作為粘結相的硬質合金，其硬度、抗彎強度等性能均優于現有的Co作為粘結相的硬質合金，并且由于Cu的價格低廉使得硬質合金成本下降。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料，由以下組份按重量百分比組成：?

Co-Cu合金：8～12％；?

C：1～2％；余量為WC；各組分重量百分之和為100％。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料中，所述Co-Cu合金采用共沉淀方法制備；其組分重量百分比為：Co：85％-95％，Cu：5％-15％。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料中，所述Co-Cu合金的制備工藝是：按設計的Co-Cu合金配比，取相應重量的Co、Cu金屬制備濃度為0.4～0.8mol/L的CoCl₂、CuCl₂混合溶液，將所得混合溶液加熱至60～80℃后與相同摩爾濃度、相同體積、相同溫度的(NH₄)₂C₂O₄溶液采用并流方式均勻混合，攪拌產生沉淀，；經過6～8小時陳化后將沉淀物過濾，干燥后在450～500℃煅燒1～2h，然后在氫氣中以520～600℃還原1.5～2h，制備出Co-Cu合金粉末。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料中，所述Co-Cu合金的平均粒度為0.5～3μm；C的平均粒度為1～2μm；WC的平均粒度為1～3μm。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料的制備方法，包括下述步驟：?

第一步：按設計的硬質合金材料組份配比稱取Co-Cu合金、C、WC，混合球磨，得合金粉末混合物；?

第二步：在第一步所得合金粉末混合物中加入成型劑，攪拌均勻、過篩后在模具中模壓制成壓坯，所述模壓壓力為150～200MPa；?

第三步：將第二步所得壓坯置于氬氣氣氛中進行壓力燒結，燒結溫度為1380～1440℃，隨爐冷卻，得到本發明的采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料的制備方法中，所述球磨工藝參數是：在滾筒式球磨機中球料比為(6～8)∶1，以20～40轉/分鐘的速度球磨30～50小時。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料的制備方法中，所述過篩采用50～80目篩。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料的制備方法中，所述成型劑由橡膠和石蠟按質量比以1∶(2～3)的比例配比后與溶劑汽油按質量比1∶(10～14)混合而成。?

本發明一種采用Co-Cu合金作為粘結相的硬質合金材料的制備方法中，所述壓力燒結的爐壓為6～8MPa。?