[發明專利]一種雙晶硬質合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201710424767.0
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107267836A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 裘利銘
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: C22C29/02
• 分類號: C22C29/02;C22C1/05;B22F9/04
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及硬質合金技術領域，具體而言涉及一種雙晶硬質合金及其制備方法。

背景技術

WC-Co硬質合金因其高的硬度、耐磨性和橫向斷裂強度，在切削工具、模具、礦山工具及耐磨零部件等領域獲得廣泛應用。一般來說制備高硬度和高耐磨性的硬質合金，基本上以犧牲硬質合金的斷裂韌性來達到要求的，通常合金的組織結構愈細，硬度愈高，耐磨性愈好；而強度隨之降低，脆性增大，焊接性能變差。相反，合金的結構愈粗，則抗彎強度愈高，抗沖擊性能愈好，而耐磨性、硬度會相應降低。在硬質合金制品的使用過程中，常常要求合金制品同時具有好的韌性和好的耐磨性。而具有特殊的雙晶組織結構的硬質合金，可同時具有高強度、高韌性、高耐磨性等優良綜合性能。

目前，對于雙晶結構硬質合金材質的開發已經有一定的基礎。傳統的制備雙晶硬質合金的方法主要是以一定比例的亞微米尺度的WC粉和微米尺度的WC粉與Co粉進行球磨混合，隨后燒結獲得雙晶結構的硬質合金塊體；或者在WC和Co的混合粉末中添加板狀晶的W粉，以在燒結后的合金中獲得雙晶組織的WC-Co硬質合金。這些制備方法中普遍存在著晶粒容易快速生長導致粗大WC晶粒的數量和尺寸難以控制，使得硬質合金塊體的強度和斷裂韌性不能達到要求，而且目前的雙晶硬質合金耐腐蝕性不強，無法滿足在生產過程中電加工的需求。

申請公布號為CN 102212731A的發明專利公開了一種兼具高強度和高韌性的雙晶硬質合金的工業化制備方法，包括以下步驟：按照雙晶硬質合金中Co含量，將WO2.9、Co3O4和炭黑進行球磨混合、冷壓成坯塊；在真空爐中制備WC-Co復合粉；以無水乙醇或己烷為介質進行球磨；烘干得到WC-Co復合粉末；在氬氣保護下進行粉末團聚預處理，以5～8℃/min升溫至650～950℃，并保溫30～60min；每千克粉料加入30～80ml聚乙二醇成型劑，進行模壓成型；將模壓成型的粉末坯料進行燒結，燒結方式為真空燒結或低壓燒結。該方案的缺點是(1)該方案是利用原位反應合成方法調控相應參數制備出具有團聚WC顆粒的WC-Co復合粉，因此有可能得到的WC-Co的粉末存在過大或過小顆粒混雜在其中的情況，有可能會影響雙晶硬質合金的結構，降低合金的韌性和強度；(2)由于細顆粒WC的表面能較高，混合濕磨后，在液相燒結過程中容易發生粘附在粗WC晶粒上的發生異常生長的現象，造成合金組織容易出現超粗WC晶粒，降低了合金的強度、韌性和耐磨性等性能，而且該方案獲得的雙晶硬質合金也缺乏耐腐蝕性。因此，目前需要一種具有高韌性、高強度，高耐磨性且耐腐蝕的雙晶硬質合金。

發明內容

為了解決雙晶硬質合金制備過程中存在的晶粒容易快速生長影響雙晶硬質合金性能，且缺乏具有較高耐腐蝕性的雙晶硬質合金的問題，提供一種具有高韌性、高強度，高耐磨性且耐腐蝕的雙晶硬質合金及其制備方法。

為實現上述目的本發明采用以下技術方案：

一種雙晶硬質合金，其特征在于，包括如下質量百分比的配方組分：

直徑在1.5～2.0微米之間的碳化鎢及鎢金屬的混合物A占25～35％，

直徑為3.2～3.7微米之間的碳化鎢及鎢金屬的混合物B占50～60％，

鈷粉占10～13％，

碳化鉻粉占0.8～1.5％，

稀土氧化物粉占0.15～0.5％。

本發明采用直徑在1.5～2.0微米和直徑在3.2～3.7微米之間的碳化鎢及鎢金屬的混合物作為原料，這兩種大小的碳化鎢及鎢金屬的混合物作為原料制作出的合金性能良好符合生產要求，通過先過篩的操作可以保證原料直徑符合要求，從而提高雙晶硬質合金塊材料的質量。

作為優選，所述的稀土氧化物為氧化鈰。

本發明在原料中加入了氧化鈰粉，氧化鈰明顯改善了合金的性能，可以提高合金的耐磨性，韌性，同時也提高了合金的耐腐蝕能力，而且在雙晶硬質合金中加入了氧化鈰后還起到維持雙晶結構的作用，使用氧化鈰后解決了雙晶結構中細顆粒WC粘附在粗WC晶粒上的發生異常生長破壞雙晶結構導致合金性能降低的問題。本發明還通過用碳化鉻取代傳統工藝中所用的金屬鉻作為原料來提高原料中的含碳量，防止氧化鈰中氧元素對于硬質合金的脫碳作用，防止在燒結過程產生的產品開裂等問題，此外氧化鈰用量極少，可以減少稀土聚合物的產生，保證合金的結構穩定以保證合金的抗彎強度和耐腐蝕性。

作為優選，所述的混合物A和混合物B的含碳量為6～7wt％。

一種雙晶硬質合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將過量鎢粉與碳黑混合，經碳化后獲得碳化鎢及鎢金屬的混合物；