[發明專利]一種純碳化鎢硬質合金制備方法及純碳化鎢硬質合金

在審

• 申請號: 201910163057.6
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109692955A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張壯飛;房超;張躍文;沈維霞;賈曉鵬
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14;B22F3/105;C22C29/08;C22C1/05
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 張肖

本發明屬于硬質合金材料制備技術領域，具體涉及一種純碳化鎢硬質合金制備方法，結合放電等離子體燒結方法，調節具體燒結工藝，整個燒結周期控制在40?60min內完成，保證碳化鎢晶粒維持初始狀態，得到高致密度的純碳化鎢硬質合金材料；以微米級的碳化鎢粉末單組分相燒結，不添加任何金屬粘結劑或非金屬添加物等，得到的碳化鎢硬質合金致密度高達到99％左右，密度在15.4g/cm³左右,維氏硬度能夠達到2600?2700HV，彎曲強度達到1400?1500MPa，壓縮強度達到8000MPa。因此，本發明的純碳化鎢硬質合金適于制成粉末成型用模具、熱加工模具、耐磨部件、超精密機械部件、機加工刀具等，尤其適于對耐高溫性能要求高、高溫下不脫落的精密加工模具、光學玻璃和透鏡加工模具。

技術領域

本發明屬于硬質合金材料制備技術領域，具體涉及一種純碳化鎢硬質合金制備方法及純碳化鎢硬質合金。

背景技術

碳化鎢是硬質合金工業中使用最多的硬質化合物。碳化鎢合金具有高硬度和高耐磨性的特點，特別是在較高溫度下仍然具有高硬度。但是碳化鎢的熔點高達2870℃，為了降低其燒結溫度、提高韌性，傳統的制備方法是在碳化鎢體系中添加燒結助劑金屬鈷、鉬、鎳、鈦等作為粘結劑來降低碳化鎢體系的燒結溫度，雖然能夠降低碳化鎢合金的燒結溫度，但是引進的金屬粘結劑會降低碳化鎢的整體硬度。同時，傳統的碳化鎢燒結方式如真空熱壓燒結、真空氣壓燒結、熱等靜壓燒結等，往往需要很高的燒結溫度和較長的保溫時間，碳化鎢顆粒在較長的高溫燒結過程中，晶粒會逐漸長大，降低材料的致密度，從而導致材料性能的降低。

現有的放電等離子體燒結工藝制備碳化鎢合金的技術中，有采用nm級碳化鎢粉末為原料，以少片層石墨烯為添加物，一方面，石墨烯與碳化鎢球磨工藝復雜；另一方面，石墨烯無法與碳化鎢充分浸潤、混合，制成的碳化鎢硬質合金用于制備成品后，石墨烯片層容易在使用過程中脫落，影響高精密儀器的加工精度(CN106116582B)；另有技術(CN108165791A)提供了一種無粘結相超細碳化鎢硬質合金的制備方法，需要先以預處理液將0.2-0.4μm的超細碳化鎢粉體進行預處理，達到提高粉體表面缺陷，降低燒結溫度的目的，工藝相對復雜，制備周期長。

發明內容

基于以上問題，本發明的其一目的是提供一種不添加粘結劑、無需球磨的超硬純碳化鎢硬質合金的制備方法。

本發明的再一目的是提供本發明的制備方法制得的純碳化鎢硬質合金。

本發明的技術方案為：

本發明提供一種純碳化鎢硬質合金制備方法，包括以下步驟：

(1)將純度達到99.98％以上微米級的碳化鎢粉末進行篩分；

(2)將步驟(1)篩分后的碳化鎢粉末進行烘干，去除粉末吸附水分；

(3)將烘干后的碳化鎢粉末置于石墨模具中用壓片機進行預壓，石墨模具內孔提前嵌套薄石墨紙防止高溫燒結時碳化鎢和石墨模具粘連毀壞模具，也防止石墨對碳化鎢合金造成成份污染，在壓頭兩側放置薄石墨片，然后放入放電等離子體燒結設備內，石墨模具外側包裹碳氈防止熱輻射導致爐膛溫度過高，先軸向進行第一次加壓，抽真空后，開始升溫，并同時觀察位移量，當位移量顯示碳化鎢粉末體積收縮停止時，繼續增加軸向壓力，升溫至1500-1600℃后進行保溫燒結，保溫結束后將碳化鎢樣品隨爐冷卻至室溫后，退模，得到所述純碳化鎢硬質合金。

根據本發明的純碳化鎢硬質合金的制備方法，在步驟(1)中，篩分后的碳化鎢粉末粒徑分布D90＝2±0.2μm，其粒度均一度高，有利于制備的碳化鎢硬質合金燒結致密均一。

根據本發明的純碳化鎢硬質合金的制備方法，在步驟(2)中，烘干溫度為110-120℃，時間為2-3小時。