[發明專利]一種新型的硬質合金晶粒長大抑制劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710364982.6
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107190167B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 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: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C1/05;B82Y40/00
• 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

本發明涉及一種納米改性硬質合金長晶抑制劑及其制備方法,該抑劑為(V_0.35,Cr_0.65,)₃(C,N)，該長晶抑制劑可以改善抑制劑與硬質合金材料混合不均勻性，以顯著提高對硬質合金晶粒長大的抑制效果，從而實現納米WC硬質合金的高性能。

技術領域

本發明屬于硬質合金刀具材料及制造技術領域，具體涉及一種納米改性硬質合金晶粒長大抑制劑及其制備方法。

背景技術

納米WC硬質合金具有極高的強度、硬度和韌性，為硬質合金材料的發展提供了新的技術途徑。然而，WC粉末的納米化易產生很大的表面能和晶格畸變能，這些能量在燒結過程中被充分釋放，從而導致WC晶粒長大。為了抑制WC晶粒長大，通常采用快速燒結和快速冷卻的方法。目前常用的先進燒結技術主要有：放電等離子燒結技術、熱壓燒結、熱等靜壓燒結等，盡管這些先進的燒結技術能抑制晶粒長大，從而達到提高WC硬質合金硬度和韌性的目的。但這些燒結技術所需設備昂貴且不適用于結構復雜硬質合金產品的大批量制備，除開發新型燒結技術之外，在粉末中添加晶粒長大抑制劑，通過阻礙WC在Co相中的溶解-析出過程來抑制晶粒長大，是減小晶粒尺寸的另一途徑，該方法投入成本較低，非常適合工業化應用。常用的硬質合金晶粒長大抑制劑有以下幾類：過渡族金屬碳化物、稀土元素、非金屬元素B和P、金屬Cu和Mo等。在現有的報道和專利技術中，晶粒長大抑制劑主要通過球磨的方式添加到硬質合金中，由于抑制劑普遍粒度較大，與WC原料粉末粒度不匹配，在硬質合金(特別是超細晶硬質合金)混合料中難以均勻分布，從而影響使用效果和硬質合金的性能。(International Journal of Refractory Metals and Hard Materials)Volume 47,November 2014,Pages 145–149，公開了(Cr0.8V0.2)2(C,N)微晶，作為長晶抑制劑，但在性能上仍不理想。

有鑒于此，為了解決現有技術中物料混合不均問題以及改善WC硬質合金，為此完成本發明。

發明內容

本發明提供了一種新型的硬質合金晶粒長大抑制劑及其制備方法，該抑制劑可以解決抑制劑與硬質合金材料混合不均勻的問題，顯著提高對硬質合金晶粒長大的抑制效果，從而實現納米WC硬質合金的高性能制備。

本發明的一種硬質合金晶粒長大抑制劑，其化學式為(V_0.35,Cr_0.65,)₃(C,N)，所述抑制劑為固溶體粉末。

本發明的一種制備硬質合金晶粒長大抑制劑的方法，包括以下步驟：

1)以偏釩酸銨、鉻酸銨和納米炭黑分別為V源、Cr源和C源，通過水溶液噴霧造粒制備得到前驅體產物；

2)將前驅體產物在1000-1200℃，優選1100℃下，N₂壓力為0.02-0.04MPa，優選0.03MPa的封閉體系中保溫50-70min,優選60min，碳熱還原氮化前驅體產物，合成相組成單一的納米晶(V_0.35,Cr_0.65)₃(C,N)固溶體粉末。

本發明的目的還在于提供一種制備WC硬質合金的方法，包括以下步驟：

1)按一定比例取WC粉末、Co粉和納米(V_0.35,Cr_0.65,)₃(C,N)固溶體粉末混合為初始物料，所述按一定比例是WC粉末與Co粉和納米(V_0.35,Cr_0.65,)₃(C,N)固溶體粉末的重量比為80-90：5-15：0.5-5.0；

2)將混合后的初始物料用球磨機在乙醇環境中，在轉速50rpm的條件下，球磨70-74h，優選72h，使其充分混合，得到共混物，其中，球與物料的重量比為10：1；