[發(fā)明專利]B4C作為彌散強化添加劑的細晶WC?Co硬質(zhì)合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510039802.8
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104630529B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何秋爽;陳海龑;李坤;董麗華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31230
• 代理人: 陳偉勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備WC-Co硬質(zhì)合金材料的方法，具體是制備以B₄C作為彌散強化添加劑的細晶WC-Co硬質(zhì)合金的方法。

背景技術(shù)

WC-Co硬質(zhì)合金由于其杰出的耐磨性能及高硬度、高強度特性，被廣泛應(yīng)用于切削刀具、采礦工具、室友鉆井的鉆頭、耐磨部件和模具。隨著對硬質(zhì)合金工具性能要求的不斷提高，研究人員發(fā)現(xiàn)：要提高產(chǎn)品的硬度、耐磨性和耐蝕性,需要增加WC的含量；要提高產(chǎn)品的強度、韌性和加工性能,需要增加Co的含量,這在提高硬度和強度之間產(chǎn)生了矛盾。為此人們已經(jīng)開始采用更細的粉末,因為研究表明:當WC晶粒尺寸減少到亞微米以下時,材料的硬度、韌性、強度、耐磨性都能得到提高,同時達到完全致密化所需的溫度比較低。因此,由傳統(tǒng)硬質(zhì)合金向細晶硬質(zhì)合金的發(fā)展已成為當今硬質(zhì)合金行業(yè)的一大趨勢。

碳化硼(B₄C)屬于共價鍵化合物，是已知最堅硬的三種材料之一(其他兩種為金剛石、立方氮化硼)，具有密度低、強度大、高溫穩(wěn)定性以及化學穩(wěn)定性好的特點，是耐磨材料、陶瓷增強相。B₄C以微米級顆粒的形式添加在硬質(zhì)合金中，可以提高硬質(zhì)合金的硬度和強度，此外，和金剛石和cBN相比，B₄C制造容易、成本低廉，因此B₄C作為彌散強化添加劑引入WC-Co硬質(zhì)合金中越來越吸科學界的關(guān)注。

經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，公開號為CN104073665A的中國專利公開了一種WC-Co-cBN復合材料的制備方法，該方法以WC、金屬Co粉末和cBN為原料，以無水乙醇為球磨介質(zhì)，Al₂O₃球為磨球，將原料均勻混合，最后通過熱壓燒結(jié)成硬質(zhì)合金。該方法的不足之處在于：cBN雖然具有較高的硬度，但價格昂貴成本過高且Al₂O₃球作為磨球在球磨過程中會污染粉體給硬質(zhì)合金引入雜質(zhì)，實驗表明相同的溫度下B₄C比cBN具有更好的燒結(jié)性且B₄C制造容易成本低廉更易大規(guī)模生產(chǎn)。經(jīng)文獻檢索還發(fā)現(xiàn)，V.Martinez等在美國陶瓷學會雜志(2007年90卷，第415頁—424頁)發(fā)表了熱等靜壓制備WC-Co硬質(zhì)合金的方法，但是國產(chǎn)熱等靜壓設(shè)備技術(shù)落后安全性能沒有保障，國外熱等靜壓設(shè)備價格十分昂貴且大型設(shè)備限制對華出口，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

通過檢索現(xiàn)有專利和文獻，未發(fā)現(xiàn)B₄C作為彌散強化添加劑的細晶WC-Co硬質(zhì)合金材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備以B₄C作為彌散強化添加劑的細晶WC-Co硬質(zhì)合金的方法。

本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

按比例稱取WC(0.6-0.8um，質(zhì)量純度為99.9％)、Co(0.6-0.8um，質(zhì)量純度為99.9％)粉，在球磨罐中以400-450轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速高速球磨45-50小時(球磨介質(zhì)為無水乙醇，磨球為WC球)。按一定的體積分數(shù)(5％-10％)加入B₄C(0.6-0.8um，質(zhì)量純度>99.9％)粉末，以100-150轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速均勻混合20-24小時。將干燥好的原料裝入石墨模具，置于熱壓燒結(jié)爐內(nèi)以15-20℃/min速度 升溫至1100-1200℃，加壓至5-10MPa，再以10-15℃/min速度升溫至1300-1350℃并加壓至20-25MPa，保溫保壓1.5-2h，隨后卸壓并隨爐冷卻。

這樣即可獲得高硬度高強度的硬質(zhì)合金，該發(fā)明原材料成本低廉，對設(shè)備要求不高，傳統(tǒng)熱壓燒結(jié)爐即可滿足要求，易于高硬度高強度硬質(zhì)合金的大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合本發(fā)明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1：