[發明專利]一種制備高強度WC?Ni硬質合金的方法

在審

• 申請號: 201710363971.6
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107190165A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 楊毓杰;王林志
• 申請（專利權）人: 重慶強銳科技有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/00
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙)50221
• 代理人: 劉佳

技術領域

本發明屬于硬質合金材料及制造技術領域，具體涉及一種制備高強度WC-Ni硬質合金的方法。

背景技術

以WC、TiC、TaC為主要硬質成分，以Co為主要粘結相的硬質合金材料自1922年發明至今，都是作為切削工具和耐磨部件的最主要的材料，被譽為“工業的牙齒”。但后來人們發現，WC-Co硬質合金存在有毒性，成本較高和耐腐蝕性較差等缺點。因此，用新的低毒、來源相對廣泛且具有較好腐蝕性的的金屬粉代替鈷粉成為硬質合金領域的一個重要發展方向。

研究發現WC-Ni混合粉的毒性要比WC-Co混合粉低得多，地殼中鎳的含量是鈷的15倍，另外，Ni比Co耐腐蝕(標準電位分別為-0.25V和-0.277V)、抗氧化性能好(Pilling-Becworth比值分別為1.52和1.99)，WC-Ni合金的磁性在WC+γ兩相區范圍內就消失，使得WC-Ni作為無磁合金或耐腐蝕合金，在性能上優于WC-Co硬質合金，因此WC-Ni硬質合金成為WC-Co硬質合金最有前途的替代品之一。但WC-Ni硬質合金的力學性能與WC-Co硬質合金相比仍有較大差距，其斷裂強度仍只能達到WC-Co硬質合金的75％～80％，這大大限制了WC-Ni硬質合金的應用范圍。

發明內容

鑒于WC-Ni硬質合金存在力學性能較差的缺陷，本發明提供了一種制備高強度WC-Ni硬質合金的方法，該方法制得WC-Ni硬質合金克服了現有技術存在的缺陷，顯著提高WC-Ni硬質合金的強度和硬度，顯著改善WC-Ni硬質合金的力學性能，從而實現WC-Ni硬質合金的高性能。

本發明的一種制備高強度WC-Ni硬質合金的方法，包括以下步驟：

1)將WC、Ni、晶須原料粉末混合均勻，然后加入乙醇介質，采用濕球磨細化，得到粘結相和硬質相分布均勻的混合料；

2)在真空干燥箱中干燥濕磨的混合料，真空度高于10^-3Pa，干燥溫度80-100℃；

3)將真空干燥處理后的混合料在石墨模具中壓制成坯，控制壓強范圍45-60MPa；

4)將上步所得的坯采用高純氮保護，置于真空燒結爐中連續燒結0.8-1.5h，然后隨爐冷卻即得。

上述本發明的方法，步驟1)中，WC、Ni和晶須的重量比90:8:2，所述晶須為陶瓷晶須，選自SiC晶須、Al₂O₃晶須、Si₃N₄晶須，晶須的直徑范圍為0.1-10μm，晶須長度5-150μm；步驟2)中，干燥溫度為80-100℃；步驟1)中，磨球的轉速為50-300r/min，濕磨時間為6-24h，優選的，步驟1)中，所述磨球的轉速100r/min，所述濕磨時間為12h；步驟4)中，真空燒結爐的溫度范圍為950℃-1650℃，優選的，步驟4)中真空燒結爐的溫度為1480℃，燒結時間為1h。

在一具體實施方案中，本發明的一種制備高強度WC-Ni硬質合金的方法，包括：

首先按一定的配比90:8:2分別準確稱取WC、Ni、晶須原料粉末，晶須的直徑范圍為0.1-10μm，晶須長度范圍為5-150μm，所述晶須為陶瓷晶須，選自SiC晶須、Al₂O₃晶須、Si₃N₄晶須，然后將其分別加入球磨桶中混合均勻，球磨桶內裝直徑10mm的YG8硬質合金球，濕磨介質為乙酸。球磨工藝的作用是使原料粉末在球磨桶內細化和均勻化，使合金中粘結相和硬質相分布均勻，以及使晶粒粒度符合要求。優選的，球轉速為100r/min，球磨時間為12小時，然后在真空度高于10^-3Pa，干燥溫度為80-100℃的真空下干燥濕磨混合料。將真空干燥后的混合料用壓制機壓制成坯，控制壓強范圍45-60MPa，所得的坯采用高純氮保護，以連續燒結的方式在1480℃的真空燒結爐中lh，燒結完后隨爐冷卻即得。

向WC、Ni原料粉末中添加一種纖維狀單晶體的晶須，通過合理控制晶須的添加量WC的質量百分比范圍85％-92％、Ni的質量百分比范圍6％-13％、晶須的質量百分比不超過10％，以及球磨工藝參數等，成功制備一種高強度高硬度的WC-Ni硬質合金，解決了WC-Ni硬質合金力學性能較差的問題，從而實現WC-Ni硬質合金的高性能制備，其斷裂強度超過WC-Co硬質合金的斷裂強度，并且具有更好的耐磨性和更低的熱膨脹系數。

具體實施方式