[發明專利]一種制造粗晶粒碳化鎢硬質合金的方法

有效

• 申請號: 201210416414.3
• 申請日: 2012-10-27
• 公開（公告）號: CN102912206A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 吳建國;張國順;羅桂甫
• 申請（專利權）人: 株洲肯特硬質合金有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及一種硬質合金的制備方法，尤其是一種制取粗晶粒WC—Co硬質合金的方法。

背景技術

作為采掘類合金產品，硬質合金在使用過程中受到交變的沖擊載荷和溫度變化，其破壞形式經常表現為疲勞失效。為了提高合金的抗沖擊疲勞和熱疲勞能力，需要提高合金的韌性，這可以從提高合金中的鈷含量和WC晶粒度入手，而提高合金鈷含量的辦法會引起合金硬度的下降，導致耐磨性降低，而提高WC晶粒度時，可以在不影響耐磨性的同時，提高合金的韌性，而且WC晶粒度越高，合金的韌性越好。

提高WC晶粒的常用途徑是采用粗顆粒的WC粉作為原料，專利200710035791.1介紹了采用Fsss為11.0-15.0μm、HCP值為4.5-5.38KA/m、接近單晶的粗顆粒WC粉為原料制造粗晶硬質合金的方法，采用該方法，在濕磨過程中粗晶WC會被過度破碎，導致最終合金中的WC晶粒只能達到3.2-4.0μm。

專利201010555355.9和201110035634.7分別介紹了在采用粗顆粒WC原料的基礎上，通過調整球磨工藝參數，在保證WC與Co充分混合的情況下，減少WC在濕磨過程中的破碎以獲得粗晶粒的辦法，該方法由于球磨效率受限，WC的表面能較低，在燒結過程中的活性不高，在收縮和晶粒長大方面的溶解—析出現象難以充分發生，導致在合金中容易出現微小孔隙等缺陷，影響合金的整體性能，同時晶粒也難以進一步長大。

專利201210066345.8介紹了將一定比例的細顆粒WC粉與粗WC粉進行混合制取粗晶粒合金的方法，該方法利用細顆粒WC在燒結過程中溶解并在粗顆粒上析出，得到粗晶粒WC粉。與粗WC粉相比，細WC粉在制取過程中存在碳化溫度低的特點，此時原料中的雜質難以充分揮發排除，這樣所添加的細WC中的雜質會導致所制得的粗晶粒合金中的雜質含量偏高，影響合金的性能。同時在燒結過程中，盡管細WC粉的比表面大，但由于其表面不是“新鮮”表面，活性不高，導致在燒結過程中難以完全溶解并在粗顆粒WC上析出，這時殘存的細顆粒WC會影響合金中WC晶粒的整體均勻性。

發明內容

為了克服目前粗晶WC硬質合金生產方法的不足，本發明旨在提供一種新的制取粗晶粒WC合金的方法，該制作方法可以可以有效解決保證絕大多數粗晶WC粉不會被過度破碎。

為達到此目的，本發明所提出的技術方案為：一種粗晶粒碳化鎢的制造方法，粗晶粒碳化鎢的制造至少包括以下步驟：

第一步：選用高溫還原高溫碳化工藝制得的粗晶碳化鎢（WC）粉為原料，碳化鎢（WC）粉的供應態粒度為10μm-30μm、研磨態粒度大于6μm；

第二步：根據合金的配比，將配比中碳化鎢（WC）總量的5-15%放入球磨機中，按照球料比4~6：1加入棒球，按0.35-0.5L/kg的液固比加入酒精，球磨20-40小時，使粗晶碳化鎢（WC）粉在球磨機中充分破碎成細晶碳化鎢（WC）粉；

第三步：將重量為6-15%的鈷粉，和剩余的85-95%的粗顆粒碳化鎢（WC）粉加入球磨機中，以配料的總重量為基準，分別按2-3：1的球料比補充棒球和按0.15-0.2L/Kg的液固比補充酒精，再球磨6-12小時，使物料混和均勻；

第四步：將上述步驟配好的混合料，按常規的工藝干燥、摻成型劑、壓制，并在1440-1480℃進行燒結制得碳化鎢（WC）晶粒度度為4-8μm的粗晶粒合金。

進一步地，在合金中還加有0.5-1.5%的TaC或TaNbC，可使合金的耐磨性和抗熱疲勞性進一步提高。

進一步地，所述的步驟四的燒結是壓力燒結，采用壓力燒結代替普通的真空燒結，可進一步減少合金中的孔隙度，提高合金的整體性能。

采用上述方案后，可以確保粗晶WC原料在與Co粉均勻混合的情況下，絕大多數粗晶WC粉不會被過度破碎，通過預先將少量粗晶WC充分破碎成細晶WC，由于這種細WC與普通細顆粒WC相比，具有雜質含量低、內能（晶格畸變）和表面能（“新鮮”表面）高、活性大的特點，使得燒結過程中的溶解—析出機制得以充分發生，保證了合金收縮的完全，減少了可能出現的孔隙，而由粗晶WC破碎產生的細晶WC通過溶解—析出在其余粗晶WC上，又進一步增大了合金中WC的晶粒尺寸。本發明所生產的混合料，采用常規的壓制、燒結方法，可制備Co含量為6~15%，WC晶粒度為4~8μm的粗晶粒硬質合金。所制得的粗晶WC合金具有孔隙度低、雜質含量低、平均晶粒大的特點。

附圖說明

圖1為根據本發明生產的WC-8Co粗晶合金的金相組織照片。