[發明專利]一種低鈷硬質合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711501067.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN109972016A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 王敏;唐鵬
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范學院
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種低鈷硬質合金材料及其制備方法，具體包括：以粒度為400目的WC粉80份，羰基鐵粉4?16份，羰基鎳粉1?5份，還原鈷粉2?15份為原材料，通過預處理、預燒結、重燒結、燒結后熱處理獲得低鈷硬質合金。本發明所得低鈷硬質合金綜合性能與傳統WC?20％Co硬質合金相當，硬度和致密性還優于WC?20％Co硬質合金。

技術領域

本發明涉及硬質合金技術領域，具體地說是一種硬質合金材料。

背景技術

硬質合金因具有獨特的性能組合，即高抗壓強度、良好耐磨性、高硬度、高彈性模量、抗沖擊強、耐振動性好、耐腐蝕好和尺寸穩定性好等，尤其在高溫下仍能保持較高的硬度和強度。使得它幾乎成為所有新技術領域和工業部門中不可缺少的結構材料和工模具材料，被廣泛地應用于國防軍工，金屬切削，非金屬切削操作(如礦石，石油，天然氣鉆削)，交通運輸業，建筑，金屬成型等領域，被譽為“工業的牙齒”。20世紀20年代以來，鈷一直是硬質合金主要的粘結劑。這是因為鈷對WC等硬質相具有良好的潤濕性和粘結性，另外，WC在Co中有一定的溶解度，從而使以鈷作為粘結劑的WC基硬質合金具有高強度、高硬度、高耐磨性等一系列優異的性能。但鈷是一種昂貴而稀有的金屬，其世界儲量極為有限。因此，在硬質合金工業的發展史中，世界各國的硬質合金科學家和工程師，一直在不斷的思考、研究試驗用較為廉價的、戰略地位不那么重要的金屬或合金取代金屬鈷做硬質合金的粘結劑。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種用鐵、鎳替代純鈷粘結劑而獲得綜合性能與傳統WC-Co硬質合金相當的低鈷硬質合金材料，以降低硬質合金的生產成本，減少對戰略物質鈷的使用。

本發明通過以下技術方案實現：

(1)以粒度為400目的WC粉80份，羰基鐵粉4-16份，羰基鎳粉1-5份，還原鈷粉2-15份為原材料，通過預處理、預燒結、重燒結、燒結后熱處理工序獲得低鈷硬質合金。硬質相為WC，粘結相由Fe、Ni和Co組成。

(2)所述預處理包括：首先采用無水(氧)研磨液對配制好的粉末進行濕磨，再將粉體裝入三維混料機混料筒內混合，并加入鋼球球磨，完成混料；混料結束后，加入成形劑和潤滑劑，用四柱氣動壓力機對粉末進行壓制成型。混合料的干燥、摻入成形劑和潤滑劑的過程要在保護性氣氛中(或真空條件下)進行。

(3)所述預燒結包括：將壓制成型的粉末裝入石墨模具，設置燒結最高溫度930℃，壓力300kg/cm²，真空高壓燒結30min，然后空冷。

(4)所述重燒結包括：室溫至600℃燒結45分鐘，600℃至800℃燒結25分鐘，800℃至1000℃燒結30分鐘，1000℃至1200℃燒結35分鐘，1200℃至1400℃燒結45分鐘，1400℃至1460℃燒結90分鐘。加熱保溫完畢后，樣品隨爐冷卻。燒結過程中真空度必須控制在0.5Pa內。

(5)所述低鈷硬質合金通過顯微組織觀測，可清晰觀察到α、γ、η相，合金結晶完善。

(6)所示低鈷硬質合金鐵12份，鎳3份，鈷5份時，合金的硬度達到最高值。

本發明通過用鐵鎳代鈷的方法制備了低鈷硬質合金，所得硬質合金的硬度、致密度均與WC-20％Co硬質合金相當，從而降低了硬質合金的生產成本，減少了對戰略物資Co的依賴。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

一種硬質合金材料：包括硬質相80份，鐵14份，鎳4份，鈷2份。硬質相由WC組成，粘結相由Fe、Ni和Co組成。經過預處理、預燒結和重燒結工藝后所得硬質合金材料致密度為92.6％，硬度為84.73HRA，抗彎強度為1936MPa。

實施例2