[發明專利]一種含板狀碳化鎢晶粒的硬質合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201611085734.X
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106756390B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 尹超;趙玉玲;任躍
• 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;C22C1/10
• 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

本發明公開了屬于硬質合金技術領域的一種含板狀碳化鎢晶粒的硬質合金及其制備方法。所述合金中碳化鎢的含量為78?92.2wt％，鈷的含量為7.8?22wt％，碳化鈦的含量為0?2wt％，余量為不可避免的雜質；其中板狀碳化鎢晶粒的體積占總碳化鎢體積的80?95％。所述合金的制備方法包括步驟：A)制備預制板狀碳化鎢合金粉末；和B)利用制備的預制板狀碳化鎢合金粉末進一步制備含板狀碳化鎢晶粒的硬質合金；其中，原料鈷粉在步驟A)中一次性加入，或分兩次在步驟A)和步驟B)中分別加入。所述硬質合金中板狀WC晶粒的體積分數高，結晶完整性好；所述方法制備的工藝簡單，重現性好。

技術領域

本發明屬于硬質合金技術領域，具體涉及一種含板狀碳化鎢晶粒的硬質合金及其制備方法。

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。但是硬質合金的硬度和強度(即耐磨性和抗斷裂性能)是一對矛盾的參數，一個性能的提高要以另外一個性能的降低為代價，而板狀晶硬質合金的出現較好的解決了這一矛盾。板狀晶硬質合金是指合金中具有板狀晶特征的碳化鎢(WC)晶粒的體積與合金中碳化鎢(WC)晶粒的總體積之比大于20％的硬質合金。

關于板狀晶硬質合金的制備方法，國內已有一些報道。

中國專利CN101376931A公開了一種以板狀碳化鎢單晶為晶種，WC和Co為原料，采用高能球磨加真空燒結制備硬質合金的方法。合金中WC晶粒為板狀晶與常規晶粒組成的混晶結構，即為含板狀晶硬質合金。該方法的缺點是合金中板狀晶WC晶粒較粗，為3-8μm，且合金的顯微組織結構分布不均勻，不利于合金性能的發揮。

吳恩熙等報道了“含板狀WC晶粒硬質合金制備方法的研究”。該報道采用微米級W粉，Co粉和片狀石墨粉為原料，通過對W粉末進行扁平化處理實現W多面體向W板狀體的轉變，通過提高燒結溫度和延長燒結時間制備含板狀晶硬質合金，該方法制備的WC晶粒粗大，難以實現對合金顯微組織結構均勻性和WC板狀晶比例的有效調控。

中國專利CN102965559A公開了一種含片狀碳化鎢顆粒的物料及其制法、以及使用其制備含片狀碳化鎢晶粒的硬質合金的方法。該方法的缺點是制備的合金中板狀晶WC晶粒粒度分布不均勻，且板狀晶比例相對較低。

裴燕斌等報道了“W-Co-納米碳管反應燒結制備高度取向硬質合金”。該報道采用微米級W粉，Co粉和多壁納米碳管(直徑10nm)為原料，采用長時間濕磨工藝(72小時)制備混合料，通過納米碳管的模板作用實現合金組織垂直于壓制方向的(0001)晶面的擇優取向，但該方法難以實現對合金組織結構均勻性的有效控制。

中國專利CN102061401B公開了一種以納米W粉和納米石墨粉、超細Co粉和/或Ni粉(≤0.5μm)為原料，超細Cr₃C₂和稀土為聯合摻雜劑，采用傳統濕磨工藝和真空或壓力燒結工藝制備的具有板狀晶結構、各向同性的WC基硬質合金。該方法由于采用的原料是納米粉末，其反應活性高，在濕磨過程中容易氧化和團聚，在燒結過程中容易發生WC晶粒異常長大，造成合金中WC晶粒粒度分布不均勻，其最大的WC晶粒尺寸達到了近10μm，對合金的性能不利。盡管合金中有Cr+V+稀土三組元晶粒生長調控劑，但在實際的工業化生產中，難以實現對合金WC晶粒度和顯微組織結構均勻性的有效控制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供一種含板狀碳化鎢晶粒的硬質合金，該硬質合金中板狀WC晶粒的體積分數高，占總WC晶粒的80％-95％，結晶完整性好，WC晶粒的粒度分布均勻；同時硬質合金的顯微組織結構均勻分布，尤其是粘結相分布均勻，強度和斷裂韌性均有顯著提高。