[發明專利]一種超細硬質合金制備方法

有效

• 申請號: 202010909588.8
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112080661B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 郭智興;熊計;荊凱峰;華濤;游錢炳;張洪
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種超細硬質合金制備方法，其特征在于依次包含以下步驟：

（1）Cu源混合液配制：稱取硫酸銅、次亞磷酸鈉、硼酸、檸檬酸鈉、硫酸鎳加入到去離子水中配制成銅源混合液A，混合液A的配方為硫酸銅20~30g/L, 次亞磷酸鈉30~40g/L、硼酸30~40g/L、檸檬酸鈉20~30g/L、硫酸鎳0.5~1g/L；調節混合液A的pH值為8~10以控制P的引入量；

（2）超細WC預處理：取費氏粒度0.2~0.5μm的超細WC粉末和十八胺加入到去離子水中形成混合液B，其中WC的加量為（20+15*粉末費氏粒度值）g/L，以使其加入混合液A后形成的混合液C后能保持穩定，十八胺的加量為10~15g/L，調節其pH值為8~10，控制其zeta 電位25mV,并進行超聲分散處理30min,使WC保持懸浮狀態；

（3）超細WC粉末引入Cu：將混合液A和B按體積比1:1混合在一起形成混合液C，在50~80℃下保溫60~90min，保溫期間持續進行機械攪拌使WC保持懸浮，次亞磷酸鈉還原硫酸銅使Cu元素和P元素在WC顆粒表面沉積；最后采用無水乙醇對混合液C清洗至中性，并在90℃下保溫1h完成干燥，獲得引入Cu元素及少量P元素的超細WC粉末；

（4）超細WC粉末預處理：將含Cu及少量P的超細WC粉末在真空燒結爐中加熱到750~780℃并保溫1h形成Cu-P共晶組織以更好的包覆WC表面，形成含Cu-P共晶組織的超細WC粉末；

（5）超細硬質合金制備：稱取含有Cu-P共晶組織的超細WC粉末與費氏粒度為1.0~1.3μm的Co粉配制成成分為WC-Co超細硬質合金，其中Co粉添加量按重量百分比占3~12%；混合粉末經過60~72h球磨，轉速56r/min，采用直徑6mm的WC-6Co超細硬質合金磨球，磨球與硬質合金混合粉末的重量比為4:1，球磨結束后經過過濾、干燥、過篩，制備成超細硬質合金混合料；超細硬質合金混合料在250~350MPa壓力下壓制成生坯；生坯在氣氛燒結爐中燒結，先加熱到300~450℃保溫2h脫除成型劑；升溫到700℃后關閉真空泵充入0.15~0.2MPa氬氣進行分壓處理以抑制Cu揮發；繼續升溫形成Cu-P，Co-P共晶液相，最后在1370~1390℃保溫1h完成燒結；燒結結束前2~5min，快速抽真空至10~20Pa；燒結結束后立即通入流量為60~70L/h的Ar氣并快速冷卻到700℃以下，平均冷卻速度為80~100℃/min；然后隨爐冷卻，制備出致密度大于99.5%的超細硬質合金，WC晶粒度0.35~0.5μm，微觀組織均勻無晶粒異常長大，WC與Co相界面無Cu₃P、Co₂P相生成，抗彎強度≥3500MPa。

2.根據權利要求1所述的超細硬質合金制備方法，其進一步的特征在于：

（1）Cu源混合液配制時采用的硫酸銅、次亞磷酸鈉、硼酸、檸檬酸鈉、硫酸鎳均為分析純；

（2）超細WC預處理時，超聲分散時的超聲頻率為4*10⁴Hz,功率100W；

（3）混合液C進行機械攪拌時，轉速為100~120r/min；

（4）含Cu超細WC粉末預處理時的升溫速度為5℃/min，真空度為5~10Pa，保溫結束后，立即充入流量為20~30L/h的Ar氣并快速冷卻到700℃以下；

（5）WC-Co混合粉末球磨的介質為無水乙醇，其加量為硬質合金混合粉末總重量的15~20%，加入硬質合金混合粉末總重量2%的石蠟作為成型劑；球磨結束后采用400目篩網過濾，并在90~95℃下進行干燥，并經過100目過篩；超細硬質合金燒結時，燒結過程中的升溫速度為10℃/min，700℃前的真空度為5~10Pa。