[發明專利]一種高強度、高硬度納米晶鎢鈷硬質合金的制備方法

有效

• 申請號: 201210524934.6
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN102994792A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 李亞蘭;肖華
• 申請（專利權）人: 湖南世紀特種合金有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08
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技術領域

本發明涉及一種硬質合金的制備方法，特別是一種高強度、高硬度納米晶鎢鈷硬質合金的制備方法。

背景技術

隨著硬質合金工業的不斷發展，對其原料WC粉(即碳化鎢粉)的要求越來越高，特別是納米型硬質合金的制備，對WC粉的粒度有嚴格的要求，目前，WC粉的聚集程度較高，碳化鎢粉生產商對粉末粒度的控制很難達到納米晶硬質合金制造的要求，所生產的WC粉末都存在WC顆粒聚集體。由于聚集體的結合松緊程度不一，因而加大了優質硬質合金的制造難度，使硬質合金制品在耐磨性和韌性上難做到高度的統一；而進口的WC粉末成本大高，不利于國內規模化生產。所以目前所普遍采用的經濕磨、干燥、壓制成型、真空燒結等工序生產的鎢鈷硬質合金的晶粒在1.2~4.0μm之間，抗彎強度2200~3000MPa，硬度HRA86.0~91.0，強度和顯微硬度匹配較差，綜合性能較低，尤其是合金的高溫硬度和高溫強度不高，抗沖擊和抗熱塑變能力較差，難適合在高溫環境下工作，大大制約了硬質合金的應用范圍。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種高強度、高硬度納米晶鎢鈷硬質合金的制備方法，通過其制備的硬質合金的WC平均晶粒度達到0.2～0.4μm，抗彎強度達到4000～5400MPa，硬度HRA92.5～93.8，可實現合金強度和顯微硬度的良好匹配，使硬質合金制品在耐磨性和韌性上達到高度的統一，提高了合金的綜合使用性能。

本發明是采用如下技術方案實現其發明目的，一種高強度、高硬度納米晶鎢鈷硬質合金的制備方法，它由常規原料亞細WC粉采用強化研磨加工、配料、濕磨、干燥、摻成形劑、制粒、壓制成型、加壓燒結八個工藝流程完成其制備方法；

強化研磨加工：采用粒度為0.6~0.8μm(FSSS)的亞細WC粉為原料，以1~2‰VC和2~5‰Cr₂C為抑制劑，采用化學試劑吐溫80和研磨相結合的強化研磨工藝研磨時的丙酮和正已烷混合比為6~8:2~4，吐溫80與球磨介質混合液的質量比為6~10:90~94；球料之比為3.25:1，固液之比為5:1，研磨時間為24～48小時；

配料：配料時選用0.2~0.4μm(FSSS)的超細粒度鈷粉和強化研磨后的0.1~0.4μm(FSSS)?超細粒度碳化鎢進行混合，鈷粉與碳化鎢粉的質量之比為6～13:87～94；

濕磨：將配比好的的混合粉末加入球磨介質及硬質合金球置于球磨機內進行混合研磨；其碳化鎢和鈷混合粉末、球磨介質、硬質合金球的質量配比為：鎢鈷硬質合金粉:球磨介質:硬質合金球=3.25:1:16.25?，研磨時間為24小時；

干燥：將混合研磨好的粉料按工藝要求過濾后置于真空干燥器內加熱以蒸發球磨介質，使混合料保持干燥；

摻成形劑：將混合干燥好的混合料按比例摻入石蠟或PEG成形劑使混合料成形，其混合料與石蠟或PEG成形劑的比例為：混合料:石蠟或PEG成形劑=98:2；

制粒：將成形的混合粉料制成設計要求尺寸大小的顆粒狀，以提高粉末的流動性能；

壓制成型：將顆粒狀粉料壓制成所需要形狀的壓坯；

加壓燒結：將壓制成型的硬質合金壓坯置于一體化脫脂加壓燒結爐中進行最高溫度為1400～1430℃燒制，在最高溫度時加壓2.5MPa保壓、保溫40分鐘；

球磨介質為丙酮和正已烷混合液，其質量比為6~8:2~4，將亞細的WC粉通過24～48小時的噴射研磨，分散和分級篩分；去除粗粒度的WC顆粒，篩分的粗粒度的WC進行再研磨，最終選用平均粒度為0.1~0.4μm(FSSS)的超細粒度WC粉；通過再濕磨24小時、干燥、摻成形劑、制粒、壓制成型和1400～1430℃加壓燒結制備的硬質合金的WC平均晶粒度達到0.2～0.4μm，抗彎強度達到4000～5400MPa，硬度HRA92.5.0～93.8的高強、高硬度系列納米硬質合金。

本發明的優選技術方案是：所述研磨時的丙酮和正已烷混合比為6~8:2~4，球料之比為3.25:1，固液之比為5:1，研磨時間為24～48小時。

本發明進一步的優選技術方案是：所述研磨時添加化學試劑為吐溫80與丙酮和正已烷混合液之比為6～10:90～94。

本發明更進一步的優選技術方案是：VC和Cr₂C為抑制劑的添加量分別為1~2‰和2~5‰。

本發明再進一步的優選技術方案是：所述加壓燒結的最高溫度為1400～1430℃。

本發明所述的WC是指：碳化鎢；