[發明專利]含ThO2鈷基粘結相超細硬質合金粉末及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201110054442.0
• 申請日: 2011-03-08
• 公開（公告）號: CN102140591A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 劉沙;許開華
• 申請（專利權）人: 深圳市格林美高新技術股份有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;B22F9/04;B22F1/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;潘中毅

技術領域

本發明涉及金屬合金領域，尤其涉及含ThO₂鈷基粘結相超細硬質合金粉末及其制備方法和用途。

背景技術

我國是硬質合金生產大國，卻不是硬質合金生產強國。與發達國家水平相比，我國的硬質合金產品質量較差，大部分產品性能偏低，仍屬于低技術含量和低附加值的初級產品，使用壽命較短。

超細硬質合金具有優異的綜合性能，是當今國內外硬質合金研究和開發的重要方向。制備超細硬質合金必須采用高質量的超細硬質合金粉末，但我國在此方面的研究和應用較為落后。超細硬質合金燒結后易產生鈷池，并增加了硬質相晶粒聚集長大的趨勢，從而導致超細硬質合金成品質量較差、使用壽命較低。另外，以純鈷粉作粘結相，粘結相中不含彌散強化相質點，也難以保證超細硬質合金成品的強度。因此，要制取超細硬質合金粉末必須尋求新的配方和工藝。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了新配方的含ThO₂鈷基粘結相超細硬質合金粉末及其制備方法和用途，生產工藝簡單，成本低廉，適合于常規生產，該超細硬質合金粉末用于制備超細硬質合金可降低燒結后易產生鈷池和晶粒聚集長大的趨勢，并且提高超細硬質合金的耐磨性、硬度、抗彎強度和斷裂韌性。

本發明一方面提供了一種含ThO₂鈷基粘結相超細硬質合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

(1)含ThO₂鈷基粘結相超細粉末的制備：將草酸鈷或碳酸鈷與ThO₂粉末配制成Co-1wt％ThO₂成分，放入攪拌球磨機球磨30小時，將球磨后的粉末放入氫氣還原爐中還原，還原溫度為480℃，氫氣流量為4m³/min，還原時間為90分鐘，使粉末還原制得超細Co-1wt％ThO₂粉末；

(2)超細硬質合金粉末的制備：將制備出的超細Co-1wt％ThO₂粉末與硬質相碳化鎢WC粉末和其它碳化物粉末配制成WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC或WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-15wt％TiC-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC，與球磨介質己烷400ml/kg，分散劑0.3wt％油酸，成形劑2wt％石蠟一起，放入攪拌球磨機，球磨時間為15～30小時，攪拌速度為：250～350rpm，形成攪拌球磨料漿，其中所述碳化物粉末選自碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NbC、碳化釩VC和碳化鉻Cr₃C₂粉末；

(3)后處理：將攪拌球磨料漿進行粉末與溶液過濾分離后，過濾后的粉末在90℃的真空烘箱內干燥1.5小時，制成含ThO₂鈷基粘結相超細硬質合金粉末。

本發明中所述Co-1wt％ThO₂是指由Co和ThO₂混合制成，其中ThO₂所占重量分數為1％，Co元素的含量為除了ThO₂之外的余量。WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC或WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-15wt％TiC-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC的理解同此，其中WC的含量為除了所述Co-1wt％ThO₂粘結相和碳化物之外的余量。

其中，ThO₂的加入是起到彌散強化的作用，即可以對合金受外力作用變形時粘結相中的錯位運動起釘扎作用，以及阻礙微裂紋的傳播。這些作用有利于提高合金的強度和硬度。碳化物的加入能夠提高晶粒抗擴散和抗氧化的能力，此外，還能增強抗塑性變形的能力，抑制晶粒長大從而細化晶粒。晶粒細化后可提高合金的硬度和耐磨性，按本發明提供的組分含量與鈷配合作用可進一步提高抗彎強度。