[發明專利]一種超粗晶WC?Co硬質合金的制備方法

有效

• 申請號: 201710057905.6
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106636837B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 付磊;劉為平;陳渝;林莉;羅云蓉;謝文玲;張應遷
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 錢成岑

技術領域

本發明屬于硬質合金材料制備技術領域，具體為一種超粗晶WC-Co硬質合金的制備方法。

背景技術

按照ISO4499-2，WC晶粒度≧6.0μm的硬質合金被稱為超粗晶硬質合金。超粗晶硬質合金具有優異的熱傳導性、抗熱沖擊性、抗熱疲勞性和高的抗彎強度，是理想的礦用、工程和模具用材料，也是硬質合金的發展方向之一。傳統制備硬質合金的工藝是以碳化鎢粉和鈷粉為主要原料，通過配料、球磨、干燥和制粒后形成混合料，然后以一定成形工藝制備成產品生坯，進而通過燒結工藝制備成硬質合金產品。

從制備原料上，由于顯微結構的延續性，通常采用細粒度的碳化鎢粉制備細WC晶粒硬質合金，采用粗粒度的碳化鎢粉制備粗WC晶粒硬質合金。因此，現行生產超粗晶WC-Co硬質合金的方法主要是采用超粗碳化鎢粉末和鈷粉為原料，通過配料、球磨、干燥、制粒后，壓制并燒結成為產品。但是超粗碳化鎢粉末在球磨過程中會發生破碎，粒度大幅減小，燒結過程中WC晶粒不能長大為超粗晶WC粒，即便以粒度大于20μm的碳化鎢粉為原料，制備的合金晶粒度也僅為3.0-6.0μm；如果過分提高燒結溫度或者延長保溫時間雖然可以使WC晶粒粗化，但又會導致WC晶粒分布變寬，使硬質合金性能下降；而降低球磨強度，雖然可以使混合料中碳化鎢粉末保持較大粒徑，但這樣獲得的混合料中缺乏足夠的有活性的細粉，而保留下來的較大粒徑碳化鎢粉也沒有足夠的活性，不能夠在后續燒結中制備成致密的硬質合金。因此很難以超粗碳化鎢粉制備超粗晶硬質合金。

從工藝上，制備超粗晶硬質合金主要是采取延長混合料球磨時間、混合料粉末復雜的預處理、復雜的WC粒度控制工藝、提高燒結溫度以及延長保溫時間。其中，延長混合料球磨時間易導致WC晶粒嚴重破碎，難以制備晶粒度大的超粗晶硬質合金，提高燒結溫度或延長保溫時間雖然可以使WC晶粒長粗，但容易誘發WC晶粒分布變寬，導致硬質合金力學性能下降，而上述的其它制備超粗晶硬質合金的方法工藝復雜、生產周期長、生產成本高，難以實現批量化生產。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的制備超粗晶硬質合金球磨工藝中球磨時間長、WC晶粒的破碎嚴重等技術的不足，提供一種超粗晶WC-Co硬質合金的制備方法，通過在原料中加入預處理的超細WC粉，鎢粉及碳黑，同時對其制備的球磨及壓制工藝進行改進，能夠制備出平均晶粒度在5.7～6.5μm且性能優異的硬質合金。采用本發明原料及方法制備出的超粗晶硬質合金組織結構均勻，WC硬質相平均晶粒度尺寸粗大，晶粒分布窄，產品孔隙度小，致密度好，機械性能好。本發明目的通過下述技術方案來實現：

一種超粗晶WC-Co硬質合金的制備方法，包括以下步驟：

1)將經過預磨的超細WC粉與超粗WC粉、Co粉、鎢粉及碳黑混合得到混合料Ⅰ，并加入石蠟得到混合料Ⅱ，石蠟與混合料Ⅰ的質量百分比為1％～2.5％；

2)向上述混合料Ⅱ中加入無水酒精作為研磨介質，混合料Ⅱ與無水酒精的料液比為0.2mL/Kg～0.3mL/Kg，同時向混合料Ⅱ中加入硬質合金研磨棒，硬質合金研磨棒與混合料Ⅱ的棒料比為1.2:1～1.8:1；

3)將步驟2)制備的物質在球磨機中球磨7～13小時，然后真空干燥3～6小時制備成混合料Ⅲ，并確?；旌狭息笾谐痔蓟u粉的平均粒徑為5.7μm～6.5μm；

4)將混合料Ⅲ經壓制、燒結成超粗晶WC-Co硬質合金。

與現有的WC-Co硬質合金的原料相比，本發明在傳統超粗WC粉及Co粉的基礎上加入了超細WC粉，鎢粉及碳黑。鎢粉經高溫熔解析出，粘附在原有超粗WC粉上，進一步增粗合金晶粒度，同時還可以起到改變合金中的鈷相，增強硬質合金的強度以及平衡合金中碳量的目的。碳黑的加入可以增強硬質合金的強度，提供其抗沖擊性能，同時還可以優化合金中的碳量，降低硬質合金的脆性。本發明在原料中增加超細WC粉，并預磨一定的時間，其目的是增加其活性，使其在高溫燒結時，熔解析出，附著在超粗WC身上，使硬質合金的晶粒度達到設計的要求。

作為本發明超粗晶WC-Co硬質合金制備方法的一種優選，所述超細WC粉，超粗WC粉，Co粉，鎢粉及碳黑的質量比為5～10：75～91：6～15：0～1：0～1.5份。

作為本發明超粗晶WC-Co硬質合金制備方法的進一步優選，所述超細WC粉的費氏粒度為0.2μm～0.6μm，所述超粗WC粉的費氏粒度為15μm～26μm，所述Co粉的費氏粒度為1μm～3μm，所述鎢粉的費氏粒度為0.45～0.8μm，所述碳黑的費氏粒度為1～1.3μm。