[發明專利]新型碳化鎢復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611217164.5
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106747449B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 鐘鳳芝;翟東升;王長文;高波;吳德忠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱職業技術學院
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/628
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

本發明屬于新材料領域，具體涉及一種新型碳化鎢復合材料及其制備方法。針對現有碳化鎢復合材料難以同時滿足高強度、高耐磨性和低粘度的要求的問題，本發明提供一種新型碳化鎢復合材料，包括以下原料：按重量份數計，WC 80?82份，Al₂O₃ 4?6份，ZrO₂ 5?8份，鈷2?4份、二氧化鍺3?6份，鎢粉3?5份。本發明還提供了該復合材料的制備方法，先將碳化鎢和鎢粉進行復合，再加入其他原料進行復合。本發明的WC復合材料是一種由Al₂O₃和ZrO₂陶瓷增韌的WC復合材料，具有很高的硬度、耐磨性和抗氧化性能，以及較好的韌性，適合作為刀具、鉆頭或模具材料；本發明方法操作簡單，原料易得，成本低廉，適宜推廣使用。

技術領域

本發明屬于新材料領域，具體涉及一種新型碳化鎢復合材料及其制備方法。

背景技術

WC-Co硬質合金，是一種常見的、重要的硬質合金種類(YG系列)，廣泛地應用于現代刀具材料、耐磨、耐腐蝕和耐高溫材料領域，有現代工業的牙齒之稱。純WC材料很難燒結致密，即使燒結致密，燒結溫度也往往在2000℃以上，如此高的燒結溫度對設備本身也是一種損害，并且燒結后斷裂韌性只有4MPa·m1/2。Co作為WC燒結時的一種粘結相，WC有非常好的潤濕性，同時能使WC燒結溫度降低到1400℃，燒結時Co成為液相，大大增加WC顆粒擴散速率，使燒結致密，燒結后碳化鎢復合材料通常斷裂韌性為12MPa·m1/2。然而，中國的Co資源極其匱乏，嚴重依賴進口。隨著各國對一些戰略性資源的限制出口，國際Co價格上漲的動力十分強勁，Co原料的供應也存在很多不穩定因素。同時Co作為一種粘結劑，降低了WC材料的硬度，耐腐蝕性和耐高溫性，限制了WC材料在某些極端服役環境下的應用。因此，尋找一種常見的來源廣泛的，并且在WC中不形成粘結相的材料來替代Co，擺脫對國外的依賴，同時提高WC類硬質合金的硬度和高溫性能就顯得非常重要。目前在對無粘結相WC材料的研究中，添加陶瓷相是一種思路，陶瓷材料由于具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優良性能而受到重視，但是由于脆性問題(韌性、塑性低，強度不高，性能穩定性和可控性差)使其應用相當受限。

本發明擬提供一種新型碳化鎢復合材料及其制備方法，選擇新的材料代替Co，制備得到高強度、高耐磨性、低粘結度的碳化鎢復合材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：現有碳化鎢復合材料難以同時滿足高強度、高耐磨性和低粘度的要求的問題。

本發明解決技術問題的技術方案為：提供一種新型碳化鎢復合材料及其制備方法。

本發明的新型碳化鎢復合材料，其組成包括：按重量份數計，WC 80-82份，Al₂O₃ 4-6份，ZrO₂ 5-8份，鈷2-4份、二氧化鍺3-6份，鎢粉3-5份。

其中，上述新型碳化鎢復合材料中，其組成還包括，占其余原料總量1-3％的鉬粉。

其中，上述新型碳化鎢復合材料中，所述的WC的粒徑為100-150um。

其中，上述新型碳化鎢復合材料中，所述的鈷的粒徑為50-100um。

其中，上述新型碳化鎢復合材料中，所述的鎢粉的純度為99.9％。

本發明還提供一種上述新型碳化鎢復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a、將WC粉末和鎢粉按比例混合，并加熱至500～600℃，保溫15～20min，使得碳化鎢表面脫碳形成鎢和氧化鎢的混合物，再通入氬氣還原，并加熱至650～750℃，保溫10-20min，制得鎢和碳化鎢的復合粉末；