[發明專利]含片狀碳化鎢顆粒的物料及其制法和使用其制合金的方法

有效

• 申請號: 201210544563.8
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102965559A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 吳志堅;尹超;金鵬;袁紅梅;張忠健;徐濤;鄧濤
• 申請（專利權）人: 株洲硬質合金集團有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;B22F1/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及一種硬質合金，特別是涉及一種含片狀碳化鎢(WC)顆粒的物料及其制法。本發明還涉及使用該物料制備合金的方法。

背景技術

硬質合金具有高彈性模量、高硬度、優異的熱穩定性、高溫抗氧化性和耐蝕性，在機加工、采礦等行業中具有廣泛地應用。通常，可以通過改變硬質合金中碳化鎢(WC)的粒度、鈷(Co)含量和其它碳化物的添加量來改變硬質合金的硬度（即耐磨性）以及強度和韌性（即抗斷裂性能），從而使硬質合金廣泛用于各種場合。但是存在一個矛盾的問題：如果提高了耐磨性，則會降低抗斷裂性能，相反若提高了抗斷裂性能，則耐磨性又會下降。

由于WC晶粒的(001)晶面比其他晶面具有更高的硬度，而(100)晶面具有更高的彈性模量，因此在相同粘接相含量和同等合金粒度的條件下，片晶合金具有更高的硬度和更好的抗裂紋擴展能力，表現出更好的硬度和韌性組合。由此可通過使硬質合金中具有較多的片狀WC晶粒來使硬質合金得到強化增韌。

中國專利公開CN101117673A“含(大塊)板狀碳化鎢晶粒的硬質合金的制備方法”公開了一種以板狀WC單晶為晶種，WC和Co為原料，采用高能球磨并熱壓燒結制備硬質合金的方法。硬質合金中WC晶粒較粗并且為板狀晶與常規晶粒組成的混晶結構。由于晶粒較為粗大，對硬質合金的強化不利。

中國專利公開CN1068067C“含片晶碳化鎢的硬質合金及其制備方法”公開了首先制備出含Co₃W₃C、Co₆W₆C等的片晶WC形成粉末，再采用該片晶WC形成粉末、碳源化合物為原料制備合金。在這種方法中，由于在合金制備時原料中含有如Co₃W₃C，Co₆W₆C等脫碳相，因此若要在合金中得到理想的WC和Co兩相合金，必須在原料中添加較多的游離碳進行調碳。這些游離碳不但會影響原料的壓制性能，而且提高了在所制備的硬質合金產品中的孔隙度，因而而影響硬質合金產品的性能。在中國專利公開CN1990888A、中國專利CN201010583277.3等公開的方法中均具有相同的問題。

發明內容

針對現有技術中所存在的上述技術問題，本發明提出了一種含片狀碳化鎢顆粒的物料和其制法。該物料中片狀碳化鎢顆粒的(001)晶面發育較好，并且碳化鎢顆粒的含量較高，游離碳含量低，片狀碳化鎢顆粒的粒度可控。此外，本發明還涉及使用該含片狀碳化鎢顆粒的物料制備合金的方法。

根據本發明的第一方面，提出了一種含片狀碳化鎢顆粒的物料，其中片狀碳化鎢的重量含量為70~97％，粘結相材料的重量含量為3~30％，余量為不可避免的雜質，其中物料中化合碳的重量∶鎢元素的重量在6∶94~6∶90之間，當使用銅靶Ka射線進行X射線衍射分析，片狀碳化鎢的(001)晶面和(101)晶面的峰強分別表示為hWC(001)和hWC(101)時，所述片狀碳化鎢滿足hWC(001)/hWC(101)≥0.65。

碳化鎢滿足hWC(001)/hWC(101)≥0.65意味著片狀碳化鎢晶粒的(001)晶面發育較好，即在碳化鎢晶粒中，高硬度的(001)晶面占的比例較大。此外片狀碳化鎢的重量含量為70~97％，含量較高，有助于使用該含有片狀碳化鎢顆粒的物料制備含片狀碳化鎢的合金。另外，物料中化合碳的重量∶鎢元素的重量在6∶94~6∶90之間意味著在該含片狀碳化鎢顆粒的物料中，化合碳的存在形式絕大部分為碳化鎢，雜相非常少，方便了該含片狀碳化鎢顆粒的物料在制備合金中的應用。

在一個實施例中，粘結相材料選自鐵、鈷、鎳中的至少一種。在另一個實施例中，含片狀碳化鎢顆粒的物料的Fsss粒度在1.0~3.0μm之間。

根據本發明的第二方面，提出了一種制備上述的含片狀碳化鎢顆粒的物料的方法，包括：

步驟一：將鎢粉進行扁平處理；

步驟二：將經步驟一處理后的鎢粉與粘結相材料和碳源物質均勻混合得到原料粉末；

步驟三：將在步驟二中得到原料粉末進行碳化，得到含片狀碳化鎢顆粒的物料。