[發明專利]一種雙晶梯度硬質合金的制備方法

有效

• 申請號: 202110993524.5
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113718124B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 唐彥淵;羊求民;肖志福;王紅云;鐘遠;鐘志強;徐國鉆;傅雨;黃云飛
• 申請（專利權）人: 崇義章源鎢業股份有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/00;C22C1/10;B22F3/02;B22F3/10;B22F9/04
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 申小維

本發明提供一種雙晶梯度硬質合金的制備方法，通過控制WO₃?C?Co復合粉體和WC?Co混合料中各組分的含量，再經過球磨、干燥、壓制形成壓坯，最后在高溫高壓環境下可燒結得到硬質合金產品。本發明利用碳化過程中的原位反應，生成含Co的η相，在進一步的碳化過程中Co析出，碳化生成不含Co的WC顆粒，促進了Co相的遷移，并有利于減小層與層之間的內應力，解決了分層及“起皮”的問題。本發明可以直接使用脆性氧化鎢和炭黑為原料，球磨后氧化物原位合成的超細碳化鎢活性高，晶粒小，粒度均勻，無須使用特定工藝生產的超細碳化鎢，生產流程短、工藝簡單、產品質量穩定，降低了生產成本，容易實現產業化。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種雙晶梯度硬質合金的制備方法。

背景技術

硬質合金由是一種由硬質相和粘結相組成的復合材料，因具有高硬度、良好的韌性以及耐磨等性能，被廣泛應用于航空航天、工程機械和交通運輸等領域，其性能的優劣和穩定性直接影響到精密儀器的加工制造。隨著科學的進步發展，對WC-Co硬質合金提出了更高的性能要求，傳統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。

目前，主要通過制備雙晶梯度硬質合金從而達到“雙高”的目的。雙晶梯度硬質合金的制備主要是采用不同粒度和性能的WC分別制備混合料，再通過特殊壓制工藝制備得到。然而制備雙晶梯度合金則需要特殊制備的超粗以及超細WC粉末，成本高、生產條件苛刻。同時壓制成型的混合料層與層之間收縮系數不同、致密化速度不同，在生產中出現分層和“起皮”的現象，工藝控制難度大限制了其發展。因此，目前雙晶梯度硬質合金制備方法有待改進。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的一個目的在于提供一種雙晶梯度硬質合金的制備方法，以WO₃和C為細晶粒WC的前驅體，利用其原位生成過程中與Co相發生反應，生成含Co的η相(W₃Co₃C、W₆Co₆C等)，在進一步的碳化過程中Co析出，碳化生成不含Co的WC顆粒，原位反應過程促進了Co相的遷移，并有利于減小層與層之間的內應力。采用該方法可以制備得到外層硬度高、內層韌性高的“雙高”雙晶梯度硬質合金，解決了層與層之間出現出現分層和“起皮”的問題。

本發明的具體技術方案如下：

一種雙晶梯度硬質合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)WO₃-C-Co復合粉體的制備：按照5-15％的碳含量比例與WO₃進行配比，Co含量為復合粉總質量的5-12％，將原始粉末與成型劑和表面活性劑置于球磨機進行濕式球磨，球磨結束后將物料進行干燥；

(2)WC-Co混合料的制備：按照(75-85％)WC+(15-25)％Co進行配比，將原始粉末與成型劑和表面活性劑置于球磨機中進行球磨混合，球磨結束后將物料進行干燥；

(3)合金壓制：通過壓制制備底部為WO₃-C-Co復合粉體，上部為WC-Co混合料的壓坯；

(4)合金燒結：將壓坯置于舟皿中，并將WO₃-C-Co復合粉體面與舟皿接觸，升溫燒結，然后隨爐冷卻，制備得到雙晶梯度硬質合金。

進一步地，所述步驟(1)和步驟(2)中的成型劑為石蠟，表面活性劑為油酸。

進一步地，所述步驟(1)中的球磨轉速為200-500r/min，球磨時間為10-50h，球磨介質為酒精，球料比為8:1-15:1。

進一步地，所述步驟(2)中的球磨轉速為100-300r/min，球磨時間為2-15h，球料比為1:2-1:5。