[發(fā)明專利]一種無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711276043.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN108165791B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王金芳;朱流;涂志標(biāo);李微微;戴晟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)州學(xué)院
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C29/08
• 代理公司: 33231 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 李學(xué)紅

本發(fā)明提供了一種無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法，所述方法包括如下步驟：（1）采用預(yù)處理液對(duì)超細(xì)碳化鎢粉體進(jìn)行預(yù)處理，制備得到含大量晶體缺陷的超細(xì)碳化鎢粉體；（2）通過(guò)熱壓燒結(jié)或者放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金。本發(fā)明采用預(yù)處理液對(duì)超細(xì)碳化鎢粉體進(jìn)行預(yù)處理，在粉體表面構(gòu)造大量層錯(cuò)、位錯(cuò)等晶體缺陷，提高超細(xì)碳化鎢粉體表面缺陷能，從而降低其燒結(jié)溫度，顯著提高無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金致密性，并且具有良好的力學(xué)性能，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，可操控性強(qiáng)，成本低廉，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法，具體說(shuō)，是涉及一種基于碳化鎢粉體表面晶體缺陷構(gòu)造的無(wú)粘結(jié)相超細(xì)純碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法，屬于超細(xì)硬質(zhì)合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硬質(zhì)合金自問(wèn)世以來(lái)，其強(qiáng)度和硬度之間就一直是一對(duì)“不可調(diào)和的矛盾”，研究表明，當(dāng)碳化鎢晶粒尺寸減小到微米以下時(shí)，硬質(zhì)合金的硬度、強(qiáng)度和韌性均獲得提高。超細(xì)晶WC-Co硬質(zhì)合金指的是碳化鎢晶粒尺寸小于0.5μm的硬質(zhì)合金，隨著碳化鎢晶粒尺寸的減小，硬質(zhì)合金的強(qiáng)度、硬度等性能大幅度提高，高性能超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用一直是國(guó)際上硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)（CN102190299A）。

然而由于粘結(jié)相Co的存在，會(huì)降低超細(xì)硬質(zhì)合金的耐腐蝕性、耐高溫性能和耐磨性，從而限制了其在某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用。無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金具有比常規(guī)超細(xì)晶硬質(zhì)合金更高的硬度、紅硬性，更優(yōu)異的耐磨性、抗腐蝕性、和抗氧化性，在精密光學(xué)模具、特種耐磨材料、加工刀具及零件、拉拔模具等領(lǐng)域具有更獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而由于碳化鎢熔點(diǎn)高達(dá)2860℃，燒結(jié)溫度高，燒結(jié)致密化難且不能有效抑制晶粒異常長(zhǎng)大是制備無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金亟需解決的難題。

目前無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法一種是首先通過(guò)高能球磨方法制備納米碳化鎢粉體，提高粉體表面能，然后通過(guò)放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金，這種制備方法周期長(zhǎng)，而且在制備過(guò)程中容易引入雜質(zhì)，另外納米碳化鎢粉體極易吸附氧，導(dǎo)致氧含量過(guò)高，在燒結(jié)過(guò)程中易與游離碳反應(yīng)生成缺碳相，影響燒結(jié)試樣力學(xué)性能（[1]高建祥, 范景蓮. 無(wú)粘結(jié)相WC基硬質(zhì)合金研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)鎢業(yè), 2011,26(6):22-26.[2] Zhang, J., et al., Binder-free WC bulk synthesized by sparkplasma sintering. Journal of Alloys and Compounds, 2009. 479(1-2): p. 427-431.）。另一種是添加TiC、TiN、VC、ZrC、ZrO₂等第二陶瓷相代替鈷金屬粘結(jié)相，從而降低燒結(jié)溫度，提高燒結(jié)體致密性，但這些第二相的加入往往導(dǎo)致產(chǎn)生游離碳、晶粒異常長(zhǎng)大等現(xiàn)象，導(dǎo)致所制備的無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金綜合力學(xué)性能不佳，同時(shí)添加第二陶瓷相相通常需要球磨混合，制備工藝復(fù)雜，制備周期長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法，該方法制備的無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合致密性好，綜合力學(xué)性能好，成本低，制備工藝簡(jiǎn)單。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金的制備方法，包括如下步驟：

（1）將超細(xì)碳化鎢粉體加入至預(yù)處理液中，室溫下超聲攪拌處理20~30分鐘，靜止沉降后分離預(yù)處理液，再用去離子水清洗超細(xì)碳化鎢粉體三次，然后放入真空干燥箱進(jìn)行干燥，制備得到含大量晶體缺陷的超細(xì)碳化鎢粉體；

（2）將步驟（1）制得的含大量晶體缺陷的超細(xì)碳化鎢粉體通過(guò)熱壓燒結(jié)或者放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備得到無(wú)粘結(jié)相超細(xì)碳化鎢硬質(zhì)合金。

優(yōu)選的，所述WC粉體的晶粒尺寸為0.2~0.4μm。

優(yōu)選的，所述預(yù)處理液包括下述成分：

40%氫氟酸： 30~60ml/L；