[發明專利]一種碳化鎢基無粘結相硬質合金的制備方法

有效

• 申請號: 201710023555.1
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106810260B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 朱流;王金芳;戴晟;李微微;涂志標
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 李琳

本發明公開了一種碳化鎢基無粘結相硬質合金的制備方法，包括：提供摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體前驅體，所述活性元素為鑭、鈰和釔中的一種或幾種；將碳化鎢復合粉體前驅體在管式爐中進行焙燒，焙燒溫度為650?850℃，冷卻，得到摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體，然后進行放電等離子燒結，燒結溫度為1600?1700℃，燒結壓力為30?50MPa，得到碳化鎢基無粘結相硬質合金。本發明采用了摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體，由于微量活性元素的均勻摻雜，大大降低了碳化鎢基無粘結相硬質合金的燒結溫度，致密性高，力學性能優異。實驗結果表明，本發明制備的碳化鎢基無粘結相硬質合金具有良好的致密性和力學性能。

技術領域

本發明涉及硬質合金技術領域，尤其涉及一種碳化鎢基無粘結相硬質合金的制備方法。

背景技術

硬質合金是由高硬度難熔的金屬碳化物粉末為主相，例如WC、TiC、TaC、NbC等，以過渡族金屬鈷、鎳等作為粘結相，通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質合金具有高硬度、高強度、高韌性、耐磨損、耐高溫和膨脹系數小等優良性能，故而被廣泛地應用于切削、鉆孔、采礦、工具成形及耐磨零件等領域。金屬粘結相雖促進了合金燒結致密化，但也使其硬度、耐磨性、耐腐蝕性、耐氧化性等降低，同時，由于金屬相與碳化鎢等硬質相存在較大的熱膨脹系數差異，引起材料較大的熱應力，因而使其應用領域受到一定限制。無粘結相硬質合金具有比傳統硬質合金更優異的耐高溫性、耐磨性、抗腐蝕性和抗氧化性，更高的硬度，正成為高耐磨硬質合金的一個重要發展方向。

然而，純碳化鎢的熔點高，燒結溫度高、燒結致密化難且不能有效抑制晶粒異常長大，是制備無粘結相碳化鎢基硬質合金亟需解決的難題。本發明人考慮，在碳化鎢粉體中均勻摻雜微量活性元素，提高燒結活性，降低燒結溫度，提高碳化鎢基無粘結相硬質合金致密性和力學性能。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種碳化鎢基無粘結相硬質合金的制備方法，該碳化鎢基無粘結相硬質合金具有良好的致密性和力學性能。

本發明提供了一種碳化鎢基無粘結相硬質合金的制備方法，包括以下步驟：步驟a)提供摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體前驅體，所述活性元素為鑭、鈰和釔中的一種或幾種；步驟b)將所述碳化鎢復合粉體前驅體在管式爐中進行焙燒，焙燒溫度為650-850℃，冷卻，得到摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體；步驟c)將步驟b得到的摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體進行放電等離子燒結，燒結溫度為1600-1700℃，燒結壓力為30-50MPa，得到碳化鎢基無粘結相硬質合金。

優選的，所述摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體前驅體按照如下方法制備：在草酸氨溶液中加入六偏磷酸鈉，得到溶液a；在溶液a中加入碳化鎢粉體，超聲清洗，攪拌后得到含碳化鎢粉體的草酸氨溶液；將含活性元素的硝酸鹽溶液滴至所述含碳化鎢粉體的草酸氨溶液中，持續超聲攪拌至含活性元素的硝酸鹽溶液滴加完畢，繼續攪拌30～60min，然后靜置，將上層液體倒出，采用去離子水清洗所得粉體，干燥，得到摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體前驅體，所述活性元素為鑭、鈰和釔中的一種或幾種。

優選的，所述草酸氨溶液的濃度為10～30g/L。

優選的，所述六偏磷酸鈉與含活性元素的硝酸鹽的質量比為1-3：100。

優選的，所述碳化鎢粉體的粒徑為200nm～800nm。

優選的，所述碳化鎢粉體裝載量為150～1500g/L。

優選的，得到含碳化鎢粉體的草酸氨溶液的步驟中，攪拌時間為30～60min。

優選的，所述含活性元素的硝酸鹽溶液的濃度為10～30g/L。

優選的，得到摻雜微量活性元素的碳化鎢復合粉體的步驟中，升溫速度為5℃/min。

優選的，得到碳化鎢基無粘結相硬質合金的步驟中，升溫速度為150℃/min。