[發明專利]一種含ZrO2(3Y)的細晶WC-6Co硬質合金

在審

• 申請號: 201710948787.8
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN109652708A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉冰飛
• 申請（專利權）人: 劉冰飛
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;B22F1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了改善WC?Co硬質合金的硬度、耐磨性，制備了一種含ZrO₂(3Y)的細晶WC?6Co硬質合金。采用WC粉末、CO粉末、ZrO₂（3Y）粉末及CeO₂粉末為原料，ZrO₂(3Y)及CeO₂粉末的添加能夠提高硬質合金的力學性能。其提升硬質合金力學性能的機理為ZrO₂(3Y)及CeO₂粉末能夠抑制硬質合金晶粒在燒結過程中的長大，使硬質合金具有更均勻的內部結構及更高的致密化程度。所制得的含ZrO₂(3Y)及CeO₂的細晶WC?6Co硬質合金，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的細晶WC?Co硬質合金提供一種新的生產工藝。

所屬技術領域

本發明涉及一種硬質合金材料，尤其涉及一種含ZrO₂(3Y)的細晶WC-6Co硬質合金。

背景技術

WC-Co硬質合金以其硬度高、紅硬性高、抗壓強度高、耐磨性好，耐蝕性與抗氧化性良好，廣泛應用于切削刀具、礦用工具、模具、量具、耐磨零件以及機械密封等工業領域，被稱為“現代工業的牙齒”。超細WC-Co硬質合金具有比普通WC-Co硬質合金更高的硬度、更好的耐磨性、更高橫向斷裂強度以及更良好的斷裂韌性等優越性能，被廣泛應用于金屬切削加工、耐磨零件等領域，具有巨大的市場需求。

二氧化鋯（化學式：ZrO₂）是鋯的主要氧化物，通常狀況下為白色無臭無味晶體，難溶于水、鹽酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化鉿。化學性質不活潑，且具有高熔點、高電阻率、高折射率和低熱膨脹系數的性質，使它成為重要的耐高溫材料、陶瓷絕緣材料和陶瓷遮光劑，亦是人工鉆的主要原料。能帶間隙大約為5-7eV。二氧化鈰英文名為CeriumOxide，是一種鈰的氧化物，分子量為172.11，化學式為CeO，鈰在此的化合價為+4價，有強氧化性，為白色或黃白色固體，難溶于水。二氧化鈰的摩爾質量為172.115g/mol。熔點2400℃，沸點3500℃。二氧化鈰可由三氧化二鈰氧化而制得：2CeO+O→4CeO。二氧化鈰一般不能與常見的酸反應。

發明內容

本發明的目的是為了改善WC-Co硬質合金的硬度、耐磨性，設計了一種含ZrO₂(3Y)及CeO₂的細晶WC-6Co硬質合金。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

含ZrO₂(3Y)及CeO₂的細晶WC-6Co硬質合金的制備原料包括：費氏粒度2.5μm、含碳量6.13%的WC粉末，費氏粒度1.0μm的CO粉末，含3%Y₂O₃穩定劑的ZrO₂（3Y）粉末及CeO₂粉末。

含ZrO₂(3Y)及CeO₂的細晶WC-6Co硬質合金的制備步驟為：將原始粉末按實驗設計方案稱重、配料，配好后倒入硬質合金球磨罐中進行濕磨，球磨介質為無水乙醇，球料比為7：1，球磨時間為48h。球磨結束后，將制得的粒料進行真空干燥，干燥時間為50min，干燥溫度為40℃，隨后加入成形劑進行制粒。將制好的粉末加至萬能試驗機中進行壓制成形，壓制壓力為150MPa。將制好的壓坯放入真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1250℃，保溫時間為70min。

含ZrO₂(3Y)及CeO₂的細晶WC-6Co硬質合金的檢測步驟為：密度采用阿基米德排水法測定，硬度采用洛氏硬度機測量，抗彎強度采用萬能材料試驗機測定，矯頑磁力采用矯頑磁力機測定，磁性鈷含量采用鈷磁測量儀測定，金相組織采用JSM360掃描電子顯微鏡觀察。