[發明專利]基于鎢鈷的增強型硬質合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201711246406.8
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107737924A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 伏坤;張冶夫
• 申請（專利權）人: 株洲三鑫硬質合金生產有限公司
• 主分類號: B22F3/02
• 分類號: B22F3/02;B22F3/10;C22C1/05;C22C29/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 任重,馮振寧

技術領域

本發明涉及硬質合金材料技術領域，更具體地，涉及基于WC-8Co鎢鈷的增強型硬質合金及其制備方法。

背景技術

硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。

硬質合金具有很高硬度和耐磨性、良好的彈性模量、很高的抗壓強度、較好的化學穩定性和低的熱膨脹系數；作為一種高效工具材料和結構材料，其應用領域不斷拓展，對工業發展和科學技術進步起到了重要的推動作用。尤其是與其他硬質合金相比具有更高的硬度、韌性及優良的耐磨性的鎢鈷類硬質合金被廣泛應用于金屬切削加工、金屬成形工具、礦山鉆探以及耐磨部件等方面。

在如何保證鎢鈷類硬質合金硬度不降低的情況下，提高合金的抗彎強度一直是合金工作者研究的重點。硬質合金由硬質相和粘結相組成，硬質相的均勻分布、粘結相對硬質相的接觸面積、粘結相康裂紋擴展能力影響著合金的抗彎強度。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對WC-8Co硬質合金(Co含量為8wt％)，引入金屬氧化物用于提高WC-8Co硬質合金的強韌性和耐磨性，提供基于WC-8Co鎢鈷的增強型硬質合金。

本發明還提供基于鎢鈷的增強型硬質合金的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

提供基于鎢鈷的增強型硬質合金，以WC-8Co為基礎，加入金屬氧化物，所述金屬氧化物為ZrO₂、La₂O₃、Y₂O₃的三種，按照如下重量百分比的組分進行混合料配比：

本發明圍繞提高WC-8Co硬質合金的強韌性和耐磨性，引入金屬氧化物ZrO₂、La₂O₃和Y₂O₃，其反應機理如下：

La₂O₃可抑制硬質合金組織WC晶粒聚集生長,使組織均勻,WC相鄰接度減小,WC/Co接觸面積增大,提高抗彎強。

ZrO₂晶粒在應力誘導下發生相變，改變合金組織結構，誘導裂紋偏轉及彎曲，降低裂紋擴展驅動力，裂紋分支弱化，產生相變增韌，同時ZrO₂在燒結過程中生成細小彌散的ZrO₂質點，固溶于Co相中，強化粘結相，使得粘結相中裂紋的穩定長大區域縮小，顯微裂紋萌生和長大的負荷增大。

Y₂O₃能抑制Co的晶型轉變，增韌Co粘結相。稀土在合金燒結過程中，吸收雜質，改善Co的潤濕性，從而強化合金抗彎及斷裂性能。

優選地，所述基于鎢鈷的增強型硬質合金，按照如下重量百分比的組分進行混合料配比：

優選地，所述基于鎢鈷的增強型硬質合金，按照如下重量百分比的組分進行混合料配比：

本發明還提供基于鎢鈷的增強型硬質合金的制備方法，包括以下步驟：

S1.按照所述基于鎢鈷的增強型硬質合金的配比進行配料進行濕磨，濕磨結束后得到漿料；

S2.將漿料干燥，干燥完畢的料粉進行摻膠制粒，然后壓制成型，再進行脫膠燒結，最終得到所需形狀的基于鎢鈷的增強型硬質合金。

優選地，步驟S1中所述WC粉費氏粒度為2um，所述Co粉費氏粒度為1.5um。

優選地，步驟S1中所述濕磨的濕磨介質為含水量為5wt％的工業酒精。

優選地，步驟S1中所述濕磨的時間為20～40h。

優選地，步驟S1中所述濕磨的球料比為3:1。

優選地，步驟S2中燒結溫度為1400～1600℃，燒結時間為1h。

與現有技術相比，本發明有以下有益效果：