[發明專利]一種非均勻合金的制備方法

有效

• 申請號: 202010116307.3
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111218576B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 顧金寶;時凱華;曾偉;董凱琳;韓亞剛;王鵬;黃帥
• 申請（專利權）人: 自貢硬質合金有限責任公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08
• 代理公司: 成都天既明專利代理事務所(特殊普通合伙) 51259
• 代理人: 彭立瓊

一種非均勻合金的制備方法，包括如下步驟，S1鎢粉配制：選用鎢粉a和鎢粉b，鎢粉a和鎢粉b的平均粒徑尺寸相差2?4倍；鎢粉a：鎢粉b重量比＝9:1～1.5:1；S2碳化：鎢粉a與鎢粉b與碳黑混合后碳化，碳化溫度1300℃～1800℃，碳化時間2～5h，得到雙粒度分布的碳化鎢粉；將雙粒度的WC粉與鈷粉按比例混合后濕磨、干燥、壓制、燒結，獲得非均勻結構的合金。采用本發明制備的非均勻結構的合金，具有高硬度、韌性和強度的綜合性能，且制備工藝簡單、成本低。

技術領域

本發明屬于硬質合金技術領域，具體涉及一種制備非均勻結構合金的方法。

背景技術

WC-Co合金是一種比較傳統的硬質合金材料，因其具有耐磨性、強度、韌性等綜合性能強的特點而被廣泛應用于巖土開挖、能源鉆采應用。隨著現代科學技術的發展，終端用戶對硬質合金的使用成本、效率方面的要求越來越高，均勻結構的WC-Co合金難以同時具有高硬度和高韌性，無法滿足未來制造業的發展需求，因此兼具高硬度和高韌性的“雙高”合金一直是硬質合金行業科研人員研究的熱點之一，要突破傳統WC-Co合金的性能極限，達到“雙高”的效果，非均勻結構硬質合金是設計方法之一，它對解決WC-Co合金耐磨性和韌性無法兼顧的難題提供了一條有效的途徑。

目前制造WC-Co“非均勻”結構的方法是以較粗的WC粉為基體粉末，適量混配一定比例的細顆粒WC粉，采用此方法配成的混合料，經濕磨——干燥制粒——成型——燒結，得到非均勻結構的硬質合金。

公開號為CN1234894C的專利《鎢鈷硬質合金的制備方法》、公開號為CN1544676A的專利《一種非均勻硬質合金的制備方法》、公開號為CN101768679A的專利《非均勻結構硬質合金的制備方法》、公開號CN101880809A的專利《一種適于焊接加工的球齒釬頭用硬質合金》等專利，采用粗顆粒WC粉末為基體粉末，適量配以細顆粒粉末，以獲得的非均勻結構合金。這些方法制備的合金其非均勻化難控制，因為在高溫燒結條件下，添加的細顆粒WC粉容易溶解-析出到周圍粗WC晶粒上，因此采用添加細WC粉末的方法，亦可能能使WC-Co硬質合金的平均尺寸變大，而不能使WC晶粒的呈現“非均勻”分布。為抑制細顆粒的溶解-析出長大，添加晶粒抑制劑可以解決細顆粒溶解-析出長大這個問題，但抑制劑又對合金的韌性有負面的影響，因此非均勻合金粒度分布的有效控制問題早就成為各合金生產廠家發展“非均勻”結構硬質合金的技術障礙。

發明內容

本發明的目的在于:是針對現有技術存在的不足和難點，提供一種非均勻合金的制備方法。

本發明的制備步驟如下：

S1選用兩種粒徑差異較大的粗細鎢粉，為方便描述，鎢粉級配粒度分別稱為鎢粉a和鎢粉b，鎢粉a和鎢粉b的平均粒徑尺寸相差2倍以上。鎢粉的粒徑選擇范圍為0.2～10μm，其中優選鎢粉a平均粒徑0.8～10μm；鎢粉b平均粒徑0.2～2.5μm；鎢粉a：鎢粉b重量比＝9:1～1.5:1。

S2鎢粉a與鎢粉b與碳黑混合后碳化，碳化溫度1300℃-1800℃，碳化時間2～5h，得到雙粒度分布的碳化鎢粉。

S3混合料制備：雙粒度的WC粉、鈷粉、石蠟按比例混合后濕磨；濕磨球料比2:1～3:1，濕磨時間12～24h，干燥、過篩、制粒；

S4混合料壓制得到壓坯；

S5壓坯燒結后獲得非均勻結構的合金。燒結工藝：燒結溫度1390℃～1450℃，燒結時間1-1.5h。

本發明的思路是先設計生產出雙粒度分布的WC，采用雙粒度WC原料按常規硬質合金的生產流程制備合金，獲得非均勻結構的合金。通過從WC的原始粒度設計來解決合金粒度分布，使合金粒度呈非均勻分布，來實現合金韌性與耐磨性兼容。WC-Co合金中硬質相的粒度與碳化鎢原始粒度相關，而碳化鎢的粒度分布與W粉的原始粒度及碳化工藝相關，先設計出雙粒度分布的WC，非均勻結構的合金的生產難度就大大降低。

本發明具有以下特點：