一种均匀粗晶硬质合金的制备方法技术

本发明专利技术提供一种均匀粗晶硬质合金的制备方法，将WXCoYC复合粉末、碳化钨粉末、钴粉混合，湿磨干燥，压制、烧结，通过WXCoYC相在碳足够的高温下进行分解为新生的、活性极强的WC和Co，活性极强的WC可以和較细的WC晶粒合并长大，活性极强的Co也促使WC晶粒长大，最终使硬质合金细晶粒减少或消失，平均晶粒度得到提高，合金晶粒度均匀。本发明专利技术提供的方法沿用现有的工艺技术条件即可实现，且能耗低、整体成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粉末冶金领域，具体涉及。
技术介绍
碳化钨基硬质合金由于其高强度、高硬度、高耐磨性和高红硬性，被广泛地用作切 削刀具、矿山工具和耐磨零件等，其中粗晶硬质合金主要用于要求冲击韧性很高的矿山和 筑路工具，从冲击韧性和耐磨性综合要求而言，低钴粗晶粒合金结构能满足这种要求。 现阶段，碳化钨基硬质合金由硬质相碳化钨和粘结相钴金属组成，在碳化钨晶粒 一定的情况下，硬质合金的冲击韧性与钴含量成正比关系，硬质合金耐磨性与钴含量成反 比关系。在含钴量一定、平均晶粒度一定的合金中，必须使硬质合金具有一定冲击韧性要求 的钴层厚度，因此硬质合金的冲击韧性与钴层厚度成正比。硬质合金晶粒度不均匀时，其中 细晶粒比粗晶粒具有较大的体(或重量）表面积，会使合金钴层厚度变簿，从而降低合金的 冲击韧性。另外，硬质合金的晶粒均匀性与WC的均匀性和晶型完整性有关，WC粒度越均匀、 晶型越完整，合金晶粒度均匀。普通粗颗粒WC的生产方法是在氧化钨中添加活化剂、中温 还原、中高温碳化，这种方法生产的WC均匀性会随着粒度越高均匀性越差、晶型也会随着 粒度的升高会越来越不完整。通常采用提高原料WC的均匀性来提高合金均匀性，但硬质合 金晶粒度不均匀分布是多方面造成的，原料WC均匀并不能保证最终制得的硬质合金晶粒 均匀。 在国内的粗晶粒合金中，如YGllC合金都存在着晶粒度不均匀分布的问题，且晶 粒不均使合金平均晶粒度降低，钴的平均自由层变薄，合金的冲击韧性降低，即该牌号的使 用性能不高等。如何提高粗晶硬质合金的均匀性是硬质合金研发的一个热点和难点。 粗颗粒WC的生广，比较古老的方法是二商广品，即商纯氧化鹤、商温还原和商温 碳化，氧化钨达到高纯度容易实现，难以实现的是高温还原和高温碳化。现阶段设备生产厂 家主要攻关120(TC还原设备、240(TC碳化设备，但上述设备均具有能耗高、消耗大、产量低 等缺陷，同时制备的碳化钨粉末中的细颗粒还是不能避免，用该碳化钨粉末制备的粗晶硬 质合金晶粒均匀性较差，粒度分布较宽，因此通过设备改进来生产均匀粗晶硬质合金是难 以实现的，还是需要通过工艺方面来寻找解决方法。现有工艺硬质合金烧结时细晶粒碳化 钨主要通过溶解-析出-再结晶的方式而消失。细晶粒碳化钨表面活性大，易溶于液相钴 中，然后再析出在表面能较低的大晶粒上使晶粒结晶长大，从而细晶粒消失。此过程反复进 行，并达到合金在某种粒度状况下的平衡。但溶解-析出的数量与烧结时间和烧结温度有 关，烧结时间越长、温度越高，溶解的细颗粒数量越多，晶粒长大的可能性也越大，但烧结的 时间和温度也会影响硬质合金的其他性能，而每个硬质合金牌号都有固定的烧结温度和时 间范围，所以对于细颗粒比较多或者晶形不完整的粗颗粒碳化钨粉末生产硬质合金时，硬 质合金依旧会存在较多细晶粒。在烧结过程中，虽然细晶粒还有相互合并长大，但在一般合 金中没有溶解-析出方式强烈，主要原因是细晶粒的活性还不够促使这个过程的进行。 专利201210066345. 8介绍了将一定比例的亚细颗粒WC粉与粗WC粉进行混合制 取粗晶粒合金的方法，该方法利用细颗粒WC在烧结过程中溶解并在粗颗粒上析出，得到粗 晶粒WC粉。在烧结过程中，尽管细WC粉的比表面大，但由于其表面不是新鲜表面，活性 不高，导致在烧结过程中难以完全溶解并在粗颗粒WC上析出，这时残存的细颗粒WC会影响 合金中WC晶粒的整体均匀性。 专利201210416414. 3采用了将配比中粗晶WC重量的5-15%进行充分研磨，以获 得活性高的细晶WC，然后将配比中其余WC和Co粉加入球磨机中，使剩余的WC与Co在混 合均匀的情况下，通过在烧结过程中活性高的细晶WC的溶解一析出现象，制备粗晶硬质合 金的方法。该方法由于球磨效率受限，其工艺控制难度大，细颗粒量有限，WC的表面能较 低，在烧结过程中的活性不高，在收缩和晶粒长大方面的溶解一析出现象难以充分发生，导 致在合金中容易出现微小孔隙等缺陷，影响合金的整体性能，同时晶粒也难以进一步长大。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了，能够高效提高 细晶粒碳化钨的烧结活性，从而生产出粒度分布窄、晶粒均匀的粗晶粒硬质合金，大大提高 硬质合金的冲击韧性和耐磨性。 本专利技术的技术方案为：，采用碳化钨和钴粉为 原料制备，在碳化钨、钴粉中加入占碳化钨质量2%?5%的WxCoyC复合粉末，其中X、Y值为 1?3。 所述WxCoyC复合粉末是将钨粉、钴粉和炭黑按X、Y的取值混合均匀后经碳化反应 得到。所述碳化温度优选为1100?1300°C。碳化后进行球磨、过筛，得到WxCoyC复合粉 末。优选采用球磨破碎8~10h、过6(Γ80目筛。配料时，按X、Y的取值计算钨粉、钴粉和炭 黑的量：钨粉的质量比为49. 3%?88. 6%，钴粉的质量比为9. 5%?47. 5%，炭黑的质量比为 1. 6%?4. 7%。所述的钨粉优选为费氏粒度2um以下的超细颗粒钨粉。 该方法包括将碳化钨、钴粉和WxCoyC复合粉末进行混合，湿磨干燥，压制、烧结， 优选烧结温度为145(Tl500°C。 本专利技术原理是：合金中WxCoyC相使晶粒长大，通过W xCoyC相在碳足够的高温下进 行分解为新生的、活性极强的WC和Co,活性极强的WC可以和较细的WC晶粒合并长大，活性 极强的Co也促使WC晶粒长大，最终使合金细晶粒减少或消失，平均晶粒度得到提高，合金 晶粒度均匀。这种使细晶粒长大的效果，比加入细颗粒WC使晶粒长大的效果更强、作用更 大。 本专利技术提供的消除粗晶粒合金中细晶粒的方法，具有以下优点： 1.通过加 AWxCoyC复合粉末的混合料，烧结过程中在碳的作用下分解成活性很强的WC 和钴分子，因为有Co的存在使细颗粒WC的活性更强，更易促使细颗粒间合并及附着长大， 从而大大减少了细颗粒的存在，合金细晶粒的长大，增加合金的平均晶粒度，并提升合金的 晶粒度等级，生产出较均匀的粗晶粒合金产品。并通过控制W xCoyC复合粉末的加入量，准确 控制烧结过程中细晶粒的活性。 2.对碳化钨粉末没有特别的要求，利用本方法可以用普通粗颗粒碳化钨生产出晶 粒均匀、晶粒度分布较窄的的硬质合金，而专利201210416414. 3中要求碳化钨粉末的供应 粒度为10 μ m?30 μ m，研磨态粒度大于6 μ m，专利201210066345. 8的方法的配料要求为 取粒度为（28-31) μ m的特粗碳化钨粉与粒度为（0. 6-1) μ m的亚细碳化钨粉混合。 3.本专利技术提供的方法，后续的压制、烧结等工艺也无需大的调整，沿用现有的工艺 技术条件即可实现，且能耗低、整体成本低。 【附图说明】 图1实施实例1中YGlOC合金的1500倍的金相照片，按本专利技术方法生产（Al)。 图2实施实例1中YGlOC合金的1500倍的金相照片，按常规方法生产（B1)。 图3为实施实例2中YGlOC合金的1500倍的金相照片，按本专利技术方法生产（A1)。 图4为实施实例2中YGlOC合金的1500倍的金相照片，按常规方法生产（B1)。 图5为实施实例3中YGlOC合金的1000倍的金相照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均匀粗晶硬质合金的制备方法，采用碳化钨和钴粉为原料制备，其特征在于：在碳化钨、钴粉中加入占碳化钨质量2%～5%的WXCoYC复合粉末，其中X、Y值为1～3。

【技术特征摘要】
1. 一种均匀粗晶硬质合金的制备方法，采用碳化钨和钴粉为原料制备，其特征在于： 在碳化钨、钴粉中加入占碳化钨质量2%?5%的WxC〇YC复合粉末，其中X、Y值为1?3。2. 根据权利要求1所述的均匀粗晶硬质合金的制备方法，其特征在于：该方法包括将 碳化钨、钴粉和WxC〇YC复合粉末进行混合，湿磨干燥，压制、烧结。3. 根据权利要求1或2所述的均匀粗晶硬质合金的制备方法，其特征在于：所述WxC〇YC 复合粉末是将钨粉、钴粉和炭黑按X、Y的取值混合均匀后经碳化反应得到。4. 根据权利要求3所述的均匀粗晶硬质合金的制备方法，其特征在于：所述碳化温度 为 1100 ?1300°C。5. 根据权利要求3所述的均匀粗晶硬质合金的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅练英，彭柯，赵继贤，
申请(专利权)人：株洲硬质合金集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43