[發(fā)明專利]高能攪拌球磨工藝制取超粗晶粒硬質合金的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310175794.0
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103540781A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 李洪全;劉禮平
• 申請（專利權）人: 自貢金盾硬質合金有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08
• 代理公司: 北京立成智業(yè)專利代理事務所(普通合伙) 11310
• 代理人: 張江涵

技術領域：

本發(fā)明屬金屬材料技術領域，涉及一種新型的工藝，通過采用高能攪拌球磨工藝制備超粗晶粒硬質合金的方法。

背景技術：

超粗晶粒硬質合金是指平均晶粒度大于4微米的硬質合金，由于其具備高導熱率、高韌性的特性而廣泛應用于煤礦開采、工程施工、金屬無屑加工、鋼鐵軋制等行業(yè)，具有遠優(yōu)于常規(guī)硬質合金的使用壽命。

美國專利5505902和5529804公開的制備超粗晶粒硬質合金的方法，是將粗顆粒的WC通過噴射研磨分散和分級篩分，去除細的WC顆粒只選用粗粒度的部分WC，然后對粗顆粒進行鈷涂覆。專利5505902采用的鈷涂覆方法是熔膠-凝膠法，將WC、甲醇和三乙胺在反應器中混合，當加熱時甲醇會蒸發(fā)，鈷在WC晶粒上沉淀形成熔膠凝膠。專利5529804采用的方法是多元醇液相還原法，將鈷的醋酸鹽+水+WC混合后進行噴霧干燥，并對混合工序進行改進，以避免粗顆粒WC的破碎。用以上專利方法生產的混合料，再采用常規(guī)的壓制成型和燒結方法，即可制備鈷含量為6％，平均晶粒度為6微米的超粗晶粒硬質合金。

中國專利CN200910042940.6以WC為主體成分的、經機械預處理的WC粉末與鈷/鎳氨絡合物溶液為原料，通過合理選擇WC原料粒度與粉末預處理工藝，采用水熱高壓氫還原工藝制備WC-Co/Ni復合粉制備晶粒度≥4.5微米的硬質合金。這些制備方法都需要對粉末進行較為復雜的預處理，而且工藝復雜且流程長，生產成本高，難以形成經濟化的批量生產。

中國專利CN101824574A采用超粗碳化鎢和鈷粉為原料，進行預混合，然后加入成型劑并壓制成團塊，放入脫脂爐中進行脫脂和預燒。將預燒后的團塊破碎后再添加鈷粉重新濕磨，再采用常規(guī)的壓制成型和燒結方法，獲得超粗晶粒的硬質合金。此專利的工藝流程較長，需要兩次添加成型劑兩次脫脂，生產能耗偏高，而且在團塊的破碎過程中易帶入雜質，不利于生產高純度的產品。

中國專利CN101985717A采用超粗碳化鎢和鈷粉為原料，進行預混合，然后加入成型劑并壓制成團塊，放入脫脂爐中進行脫脂和預燒。將預燒后的團塊破碎后再添加鈷粉和納米Co₂W₄C重新配料和濕磨，再采用常規(guī)的壓制成型和燒結方法，獲得超粗晶粒的硬質合金。此專利同專利CN101824574A類似，仍然存在工藝流程較長，生產能耗偏高，易帶入雜質的缺點。

中國專利CN102634684A公布的方法是先將鈷粉和超粗顆粒WC在混合器進行預混合，然后將預混合后的料裝入球磨機中進行低轉速的輕度球磨。對獲得的料漿按常規(guī)生產方式進行干燥、壓制、燒結，可獲得超粗晶粒度合金。此專利的流程相對較短，生產成本較低，比較適合工業(yè)化生產。但是，此專利仍存在缺陷：預混合后料在球磨機中的輕度球磨中，由于球磨機的轉速低，研磨球的動能較低，對WC顆粒存在著明顯的表面磨耗，從而產生較多的細粉。這樣最終生產出的合金的晶粒均勻度不高。

綜上所述，雖然現在制備超粗晶粒硬質合金的專利雖然逐漸增多，但都存在或多或少的缺陷。

發(fā)明內容：

本發(fā)明提供了一種新的超粗晶粒硬質合金的制備方法，工藝流程短、生產效率高、能耗較低，且最終的超粗晶粒合金的粒度分布更均勻。

為達到以上目的，本發(fā)明的解決方案是

高能攪拌球磨制備超粗晶粒硬質合金的方法，制備原料包括WC、Co及少量作為添加劑的NbC或/和TaC，其中WC顆粒粒度≥15μm，含量是82.0～95.5wt％，Co的含量是4.5～18wt％，添加劑的含量是0.0～0.5wt％；制備方法如下：

(1)高能攪拌球磨工序：將全部制備原料即WC、鈷粉、添加劑裝入高能攪拌球磨機，并加入成形劑及球磨助劑進行球磨，體積濃度大于90％的酒精為研磨介質；球磨參數為：球磨轉速100-110rpm、填充系數為0.3～0.4、固液質量比為5∶1、研磨球直徑為10.0mm±0.2mm、球料比2～4∶1，球磨時間100～180分鐘；

(2)真空干燥制粒工序：將工序(1)結束后，將所得的料漿裝入真空攪拌干燥器中，進行干燥和制粒，獲得具有一定流動性的固體混合料。

(3)將混合料進行常規(guī)的壓制成型，在1400℃～1480℃范圍內真空燒結或壓力燒結，制取的合金晶粒度為5.0～14.0微米，孔隙度小于A04B00。

工序(1)中添加的球磨助劑量與全部制備原料總重的質量比為1∶2000。

工序(1)中添加的球磨助劑為油酸，油酸與全部制備原料總重的質量比為1∶2000。