一种稀土粗晶硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种稀土粗晶硬质合金及其制备方法，通过添加过量的C，加速碳化的进行，提升了碳化的速率以及有效率，降低W2C和W物相的含量；通过在配碳时添加微量Y和Co元素，Y元素经过配碳混合以及混合料球磨两次分散，大大提升了Y元素的均匀性，Co元素的添加促使了碳化过程中WC晶粒的长大；使用WO3消耗过量的游离碳，较使用W粉匹配游离碳的方式可以大大减少粉末的添加量，且WO3容易分散，减少了细晶聚集现象的发生，同时强化了Co相，综合解决了粗晶硬质合金服役周期短的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土粗晶硬质合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于粉末冶金
，具体为一种稀土粗晶硬质合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]硬质合金是由难熔金属硬质化合物为硬质基体，过渡族金属为韧性粘结相，通过粉末冶金工艺制备的金属陶瓷复合材料。因为硬质合金的高强度、高韧性特点，使得其在油气钻井、地质勘探、矿山开采、轧辊、模具材料、切削工具、耐磨零件等领域得到了广泛应用，在推动国家工业制造和国民经济发展方面起着举足轻重的作用。
[0003]粗晶硬质合金因其具有良好的导热性、抗冲击、抗疲劳性能，被广泛应用在矿山开采尤其是钻探、隧道掘进、路面刨铣工具以及轧辊等领域。在生产中粗颗粒WC粉由于颗粒大，碳化难度大，WC颗粒出现芯部呈现未碳化的W粉、中间呈现出碳化不完全的W2C相、外部为WC相，导致产品服役周期短。除了改变WC的性能之外，为了提升硬质合金产品性能，科研工作者进行了大量的尝试，诸如提高硬质合金结构的均匀性、添加合金化元素、表面涂层、强化处理等措施，一定程度上提升了硬质合金的强度和硬度，但依然没有取得质的突破。同时人们也开始了稀土硬质合金的探索研究工作，研究表明稀土氧化物的添加可以细化WC晶粒、消除不连续长大的粗晶、提高立方钴相的含量，增加硬质合金的强韧性，在一定程度上为硬质合金的发展提供了新的研究思路。但是现有工艺中稀土元素难以掺杂均匀、粗晶WC粉末碳化不完全需要补钨，补钨量大导致合金细晶聚集和异常长大的问题，影响粗晶硬质合金的服役周期。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种稀土粗晶硬质合金及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一种稀土粗晶硬质合金的制备方法，所述硬质合金的WC晶粒尺寸为8.0～10.0μm，包括如下步骤：
[0007]S1.制备粗晶WC粉
[0008]取W粉、取C粉，C粉占W+C总质量的6.50～6.80wt％，取能提供占W+C总质量的0.7～1.0wt％的Y元素的钇源、取能提供占W+C总质量的0.9～1.2wt％的Co元素的钴源，将W粉、C粉、钇源、钴源混合均匀后进行碳化得碳化WC；
[0009]S2.球磨破碎
[0010]对碳化WC进行球磨破碎后过筛得WC粉；
[0011]S3.混合料制备
[0012]分析WC粉中游离碳的含量C
f
，按照WO3和C
f
的质量比为(83.5～85.5):(14.5～16.5)准备WO3粉，并按照WC
‑
Co硬质合金的成分取WC粉、Co粉，与WO3粉共同作为原料粉末，球磨后得到混合料；
[0013]S4.合金烧结
[0014]将混合料压制成型的压坯置于烧结炉中进行热压烧结，烧结后随炉冷却得到稀土粗晶硬质合金。
[0015]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，碳化在中频炉中进行。
[0016]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，钇源为醋酸钇，钴源为醋酸钴。
[0017]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，碳化温度为2100～2300℃，碳化时间为5～15h；
[0018]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，过筛采用80～100目筛网。
[0019]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，将原料粉末、成型剂、表面活性剂置于酒精介质中进行球磨。
[0020]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，球磨后进行喷雾造粒，得到混合料。
[0021]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，烧结工艺为：烧结温度为1450～1520℃、压力为8～10MPa、保温时间为0.5～2.0h。
[0022]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，烧结在氢气氛围中进行。
[0023]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0024]一种稀土粗晶硬质合金，采用上述制备方法制备得到。
[0025]作为本专利技术所述的一种稀土粗晶硬质合金的优选方案，其中：所述硬质合金的WC晶粒尺寸为8.0～10.0μm。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术提出一种稀土粗晶硬质合金及其制备方法，使稀土元素通过二次混合达到了稀土元素均匀分布的目的，通过高配碳提升了超粗WC粉末碳化程度，使用WO3替代W粉解决了补钨量过大使得合金细晶聚集和异常长大的问题，综合解决了粗晶硬质合金服役周期短的问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例1球磨破碎过筛后WC粉的图片；
[0030]图2为本专利技术实施例1制备的硬质合金A的图片；
[0031]图3为本专利技术对比例1球磨破碎过筛后WC粉的图片；
[0032]图4为本专利技术对比例1制备的硬质合金D的图片；
[0033]图5为本专利技术对比例2制备的硬质合金E的图片；
[0034]图6为本专利技术对比例3制备的硬质合金F的图片；
[0035]图7为本专利技术对比例4制备的硬质合金G的图片。
具体实施方式
[0036]下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]本专利技术的主要目的是提出一种稀土粗晶硬质合金及其制备方法，通过添加过量的C，加速碳化的进行，提升了碳化的速率以及有效率，降低W2C和W物相的含量；通过在配碳时添加微量Y和Co元素，Y元素经过配碳混合以及混合料球磨两次分散，大大提升了Y元素的均匀性，Co元素的添加促使了碳化过程中WC晶粒的长大；使用WO3消耗过量的游离碳，较使用W粉匹配游离碳的方式可以大大减少粉末的添加量，且WO3容易分散，减少了细晶聚集现象的发生，同时强化了Co相。
[0038]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0039]一种稀土粗晶硬质合金的制备方法，所述硬质合金的WC晶粒尺寸为8.0～10.0μm，包括如下步骤：
[0040]S1.制备粗晶WC粉
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土粗晶硬质合金的制备方法，其特征在于，所述硬质合金的WC晶粒尺寸为8.0～10.0μm，包括如下步骤：S1.制备粗晶WC粉取W粉、取C粉，C粉占W+C总质量的6.50～6.80wt％，取能提供占W+C总质量的0.7～1.0wt％的Y元素的钇源、取能提供占W+C总质量的0.9～1.2wt％的Co元素的钴源，将W粉、C粉、钇源、钴源混合均匀后进行碳化得碳化WC；S2.球磨破碎对碳化WC进行球磨破碎后过筛得WC粉；S3.混合料制备分析WC粉中游离碳的含量C
f
，按照WO3和C
f
的质量比为(83.5～85.5):(14.5～16.5)准备WO3粉，并按照WC
‑
Co硬质合金的成分取WC粉、Co粉，与WO3粉共同作为原料粉末，球磨后得到混合料；S4.合金烧结将混合料压制成型的压坯置于烧结炉中进行热压烧结，烧结后随炉冷却得到稀土粗晶硬质合金。2.根据权利要求1所述的稀土粗晶硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，碳化在中频炉中进行。3.根据权利要求1所述的稀土粗晶硬质合金的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彦渊，钟志强，陈邦明，羊求民，
申请(专利权)人：崇义章源钨业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：