[發明專利]一種碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110077326.0
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN102162044A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 肖代紅
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C1/04;C22C29/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種多孔材料的制備方法，特別是涉及一種粉末冶金的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法。

背景技術

多孔材料由于兼有優異的物理力學性能，在航空航天、化工醫藥、能源及冶金等眾多工業領域中擁有巨大的應用潛力。普通的多孔材料包括鐵基、銅基、青銅基、鎳基、鈦基及不銹鋼基等，這些金屬多孔材料在化工、石油等行業得到廣泛應用，特別是對于液體、氣體的過濾效果顯著，但其最大缺點是耐腐蝕性能相對較差，且不耐高溫，而且制備過程中需要添加造孔劑，難于控制孔隙的數量及尺寸。

硬質合金作為特殊的金屬材料具備耐腐蝕、耐高溫的特性，被廣泛用作刀具、刃具，在礦山、石油鉆探、機械制造等領域已得到廣泛應用。孫明君提出了一種制備硬質合金多孔材料的方法，該方法先制取所需的硬質合金顆粒，然后將這些硬質合金顆粒進行適當處理和固結(孫明君，硬質合金多孔材料的制備，稀有金屬與硬質合金，2007，25(2)：14-17)。但這種方法所制備的多孔硬質合金工藝較為復雜，需要添加造孔劑，孔隙不均勻，孔道不可控制、孔壁不光滑，而且所采用的原料為WC粉與鈷粉，導致生產成本明顯提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠制造出具有貫通孔多、孔道可控制、孔壁光滑特點的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明是提供的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法，先按照一定的配比稱取原料粉末，將備料混合均勻，然后干燥粉末，干燥后的粉末通過氫氣還原，獲得碳化鎢/鈷復合粉，復合粉然后進行造粒，造粒后的復合粉通過模壓成型工藝壓制成具有一定形狀的生坯，將生坯經過脫脂后放入高溫低壓燒結爐中進行燒結，隨爐冷卻后得到所需要的碳化鎢/鈷系多孔材料，具體步驟如下：

第一步：配料、混合并干燥

按照合金成分比例，選取氧化鎢粉、氧化鈷粉、碳粉進行配料，混合均勻，然后干燥混合料；

第二步：氫氣還原

將球磨并干燥后的混合料在氫氣爐中還原處理，獲得碳化鎢/鈷復合粉，還原溫度為800～1100℃，還原時間為3～10小時；

第三步：造粒

氫氣還原后的復合粉中摻入汽油石蠟溶液并造粒，造粒后的復合粉干燥處理；

第四步：壓坯

將上述步驟得到的造粒復合粉在室溫下模壓成型坯料，壓制壓力為200～400MPa；

第五步：脫脂

將第四步所得坯料在氫氣爐中脫脂，脫脂溫度為350～420℃；

第六步：高溫低壓燒結

高溫低壓燒結在真空低壓燒結爐中進行，高溫階段的燒結溫度為1300～1500℃，燒結壓力為1～5MPa，燒結時間為1～6h。

上述第一步中所述的混合采用球磨法，球磨的轉速為150～650轉/分鐘，球磨介質為酒精或丙酮。

采用上述技術方案的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法，與現有技術相比，本發明在不改變傳統的粉末冶金燒結制備多孔材料設備的基礎上，通過采用氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉為原料，不摻入造孔劑，直接通過原料球磨混合、氫氣還原、壓坯脫脂、高溫低壓燒結等工藝，制備出具有貫通孔多、孔道可控制、孔壁光滑等優點的碳化鎢/鈷系粉末冶金多孔材料。所制備的多孔材料的孔隙度達到40％以上。用該工藝制備的碳化鎢/鈷系多孔材料可用于制造過濾、分離、導流、限流等原件，具有耐腐蝕耐高溫特點。

具體實施方式

根據本發明的特點，實施例采用屬于不同成分的碳化鎢/鈷系合金進行測試。結合本發明的方法提供以下實施例：

實施例1：

稱取氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉，按照實驗合金成份為WC-10Co進行配料?；旌狭显谇蚰C上以350轉/分鐘進行球磨，球磨介質采用酒精進行濕混，球磨后的混合料干燥處理；干燥后的粉末在1100℃氫氣還原3h；還原后所得到的WC-10Co復合粉摻入汽油石蠟溶液進行造粒，并干燥；然后把造粒后的復合粉在300MPa的壓力下模壓成壓坯。壓坯在氫氣爐中于380℃脫脂處理。脫脂后壓坯在高溫低壓燒結爐中燒結，燒結溫度為1400℃燒結3h，燒結壓力為5MPa。所制備的d25mm×3mm的WC-10Co多孔材料的孔隙度為45％，平均孔徑為1.9um。

實施例2：