[其他]雙晶優化比為2.2的碳化鎢-鈷合金的制法

無效

• 申請號: 85100348
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100348A
• 公開（公告）日: 1986-08-27
• 發明（設計）人: 譚映國;張達明;周洛三
• 申請（專利權）人: 中南工業大學
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/04
• 代理公司: 中南工業大學專利事務所
• 代理人: 李展明

本發明屬于粉末冶金生產工藝領域，硬質合金的WC晶粒組成及結晶形態，對WC-Co類鑿巖硬質合金的物理機械性能及使用效果有著重大的影響，合金的組織結構與性能的關系是材料科技人員十分關注的問題。

為制取高抗沖擊能力含鈷量低的WC-Co類合金，目前有多種方法。應用熱等靜壓技術生產低孔隙的合金獲得明顯的成效，但設備復雜，生產成本高昂，投資為采用氫氣鉬絲爐或真空燒結爐方法生產的3-5倍，推廣受到限制。生產廠家力圖通過提高WC晶粒尺寸來提高合金韌性，往往因WC晶粒不夠完整，在沖擊力作用下，易產生“穿晶斷裂”。也由于WC晶粒增粗，晶粒間的鄰接度增大，當WC晶粒尺寸增大到某一范圍時，合金的強度反而下降。因此，WC-Co類鑿巖合金的耐沖擊能力問題，至今尚未得到滿意的解決。

美國Rudy教授1976年先后兩次提及“雙重晶粒結構”（dual????grain????structcere）的概念，并以WC-Tic-Co系切削用硬質合金為例作闡述。至于實踐中如何實現，能否應用于WC-Co類鑿巖合金的生產，都未能提及。日本鈴木壽教授還認為屬于非均勻類的“雙重晶粒結構”硬質合金中大WC晶粒將成為裂紋源而降低合金的強度。因此，WC-Co類鑿巖合金的理想結構尚未定論，工藝方法也有待于探索。

本發明的目的在于制取一種“雙重晶粒結構”并且WC晶粒優化比K＝2.2±0.1的鑿巖用WC-Co類硬質合金，此類合金其WC晶粒平均尺寸2.2-3.2（微米），其兩側有兩個粒度范圍，它們的個數比例關系是：大于平均晶粒尺寸的WC粗＝（30～32）%，小于平均晶粒尺寸的WC_細＝（70～68）%，其優化比K＝WC_細/WC_粗＝2.2±0.1。

本發明的特點在于選用粒度不同的粗細兩種W粉制取粒度不同結晶完整的粗、細兩種W粉，以1∶2的配比作兩次投料分段濕磨最后采取真空磁場燒結，獲得了鑿巖用WC-Co類“雙重晶粒結構”硬質合金。

本發明的方法過程（1）在于選用一階段還原制得的粒度大于12（微米）的粗W粉和粒度為5～9（微米）的細W粉，按6.04～6.10%的比例配碳，制取結晶完整、粗細不同的兩種WC粉。其總碳含量為（6.12～6.16）%，游離碳則應小于0.06%，平均粒度分別為＞12（微米）和＞6（微米）。方法過程（2）在于選用兩次投料分段濕磨的方法制備混合料。第一次投細WC粉占WC粉總用量的2/3（重量）和全批量鈷粉，加酒精磨（16～24）小時。第二次投入粗WC粉，占WC總用量的1/3，加酒精繼續研磨14～18小時，具體方案見表一。對于同一種粒度較粗的WC粉，采用表一的工藝方案，也能得到較大K值的合金，方法過程之（3）在于選用“磁場燒結法及其燒結爐”的燒結設備和工藝，在大于100（奧）磁場中，按升溫-固相預燒-升溫-液相燒結-冷卻等五個階段進行，其中以固相預燒和液相燒結兩個階段最重要。預燒溫度在1200-1260℃范圍，并按含鈷量升高或碳含量升高，燒結溫度取下限，反之取上限。保溫時間依產品單重確定，單重在12-100克時，保溫時間90～120分鐘。燒結溫度在1460～1420℃范圍。對于含鈷量（4-10）%（重量），平均晶粒尺寸2-4（微米）的WC-Co合金，隨含鈷量增加和晶粒降低燒結溫度適當降低，采用普通真空爐燒結，應用以上工藝也能獲得一定效果。

表一????兩次進料分段濕磨混料方案

注：〔1〕-用f·s·s·s法測定。

〔2〕-為合金中WC總量的百分數。

采用上述方法生產的合金，WC晶粒的分布狀態見附圖一、附圖二。其特點是K＝2.2±0.1且具有雙峰分布的規律。

其實施例為：以橡膠（或石蠟）作成型劑，制取WC-（6～9.5）%鈷的合金，其過程及效果如下：

以松裝比重2（克/厘米³）的合格WO₃粉，在鉬絲爐和五帶七管爐中用氫氣一次還原成粗、細兩種不同粒度范圍的鎢粉，并在碳管爐中制取WC粉。還原及碳化工藝制度如下：

粗W粉的制?。阂匝b舟量2.5公斤/舟，推舟速度每40分鐘推一舟，在1200±10（℃）的鉬絲爐中一次還原得到氧含量0.058%，鐵含量0.005%，平均粒度大于12（微米）的粗W粉。