高韧性超粗晶钨钴硬质合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性超粗晶钨钴硬质合金的制备方法，其包括如下工艺步骤：配料、湿磨、干燥、预烧处理、湿混、干燥、掺成形剂、制粒、压制成型和真空低压一体化烧结；配料时选用钴粉和碳化钨粉进行混合配料，钴粉与碳化钨粉的质量之比为２．４～２．６∶９７．４～９７．６；将预烧处理后的混合料再加入金属钴粉和Ｃｏ２Ｗ４Ｃ纳米颗粒，混合料中的钴与碳化钨的质量之比为８～１３∶８７～９２，Ｃｏ２Ｗ４Ｃ纳米颗粒的加入量要达到使混合料中的钴与Ｃｏ２Ｗ４Ｃ纳米颗粒的质量之比为１∶０．０４５～０．０５５。通过其制备的硬质合金的ＷＣ平均晶粒度达到４．０～５．２μｍ，抗弯强度达到３０００～３４００ＭＰａ，硬度ＨＲＡ８８．０～９０．８。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬质合金的制备方法，特别是一种高韧性超粗晶钨钴硬质合金的 制备方法。
技术介绍
随着硬质合金工业的不断发展，对其原料WC粉(即碳化钨粉)的要求越来越高。 特别是超粗型硬质合金的制备，对WC粉的粒度有严格的要求，目前，WC粉的聚集程度较高， 粉末粒度不够粗大，粗粒度WC粉末都存在WC颗粒聚集体。由于聚集体的存在，容易造成费 氏平均粒度大，而实际粒径偏细的假象。加之聚集体的结合松紧程度不一，因而加大了优质 硬质合金的制造难度，使硬质合金制品在耐磨性和韧性上难做到高度的统一。而进口的WC 粉末成本大高，不利于国内规模化生产。所以目前所普遍采用的经湿磨、干燥、压制成型、 真空烧结等工序生产的粗晶钨钴硬质合金的晶粒最大也是在3. 2 4. Oym之间。抗弯强度 260(T3000MPa，硬度Hv3tlI 150 1320，强度和显微硬度匹配较差，综合性能较低，尤其是合金 的高温硬度和高温强度不高，抗冲击和抗热塑变能力较差，难适合在高温环境下工作，大大 制约了硬质合金的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种高韧性超粗晶钨钴硬质合 金的制备方法，通过其制备的硬质合金的WC平均晶粒度达到4. 0 5. 2 μ m，抗弯强度达到 3000 3400MPa，硬度HRA88. 0 90. 8，可实现合金强度和显微硬度的良好匹配，使硬质合 金制品在耐磨性和韧性上达到高度的统一，提高了合金的综合使用性能。本专利技术的技术方案是一种，其包括如下 工艺步骤配料、湿磨、干燥、预烧处理、湿混、干燥、掺成形剂、制粒、压制成型和真空低压 一体化烧结；配料时选用钴粉和碳化钨粉进行混合配料，钴粉与碳化钨粉的质量之比为 2. 4 2. 6 97. 4 97. 6，碳化钨粉选用Fsss粒度为13. 0 18. 5 μ m的粗颗粒碳化钨粉， 钴粉的粒度为1. 4 2. 0 μ m ；湿磨为球磨；湿磨后进行干燥，干燥后得到的混合料进行预烧 处理；将预烧处理后的混合料再加入金属钴粉和Co2W4C纳米颗粒，钴粉的加入量要达到使 混合料中的钴与碳化钨的质量之比为8 13 87 92，Co2W4C纳米颗粒的加入量要达到 使混合料中的钴与Co2W4C纳米颗粒的质量之比为1 0. 045 0. 055。本专利技术的优选技术方案是所述湿磨时的球磨介质为丙酮，球料之比为3 1，固 液之比为5 1，湿磨时间为7 12小时。本专利技术进一步的优选技术方案是所述预烧处理为经3 4小时升温达到700 850 0C，再保温55 65分钟。本专利技术更进一步的优选技术方案是预烧处理后的混合料中再加入金属钴粉和 Co2W4C纳米颗粒后要加热至58 62°C进行湿混3. 5 4. 5小时。本专利技术还进一步的优选技术方案是所述真空低压一体化烧结的最高温度为1440 1460 0C ο本专利技术还进一步的优选技术方案是配料时选用钴粉与碳化钨粉的质量之比为 2. 5 97.5 ；碳化钨粉选用Fsss粒度为13. 5 15. 5 μ m的粗颗粒碳化钨粉；将预烧处理后 的混合料再加入金属钴粉和Co2W4C纳米颗粒，钴粉的加入量要达到使混合料中的钴与碳化 钨的质量之比为9 11. 5 88. 5 91，Co2W4C纳米颗粒的加入量要达到使混合料中的钴 与Co2W4C纳米颗粒的质量之比为1 0. 048 0. 052。本专利技术用到的主要符号或名称的解释WC:碳化钨；Fsss粒度Fsss英文全名为Fisher Sub-sieve Sizer，即“费氏筛”测定的粒度；Co:钴；WC粉碳化钨粉。本专利技术与现有技术相比具有如下特点本专利技术采用Fsss粒度为13. 0 18. 5 μ m接近单晶的普通粗颗粒WC粉以及质量百 分比2. 5%的粒度1. 4 2. 0 μ m金属Co粉；同时增加的预烧处理工序提高WC颗粒被钴的 包裹程度，减缓了烧结过程中WC晶粒的不规则长大，使WC保持烧结之前的形貌；辅以湿混 工序调配成目标钴量和钴中掺入Co2W4C纳米颗粒能增强粘结相，缓解合金在使用过程中的 裂纹扩展，使最终得到的超粗晶粒硬质合金中WC的平均粒度达到4. O 5. 2 μ m，韧性高，而 且结晶完整、缺陷少、微观应变小，亚晶粗大均勻、显微硬度高，其耐磨性和抗冲击韧性得到 极大的提高，抗弯强度达到了 3000 3400MPa，硬度达到了 HRA88. 0 90. 8，实现了强度和 显微硬度的良好匹配，从而使合金综合性能大大地提高；由于本专利技术的高韧性超粗晶硬质 合金通过控制钴和Co2W4C纳米颗粒的掺入比例，既强化了粘结相的强度及改善晶间微观结 构，提高合金的韧性和耐磨性，更显著提高了合金的抗热冲击能力，使得由本专利技术的高韧性 超粗晶硬质合金制造的矿山、挖掘工具用盾构刀、截齿等质量稳定，其使用寿命延长了 30% 以上，极大地扩大了硬质合金的使用范围。为了更清楚地说明本专利技术，列举以下实施例，但其对专利技术的范围无任何限制。具体实施例方式实施例1一种，其包括如下工艺步骤配料、湿磨、 干燥、预烧处理、湿混、干燥、掺成形剂、制粒、压制成型和真空低压一体化烧结；配料时选用 钴粉和碳化钨粉(即WC粉)，钴粉与碳化钨粉的质量之比为2.5 97. 5，碳化钨粉选用Fsss 粒度为13. 0 13. 5μπι的粗颗粒碳化钨粉，钴粉的粒度为1. 4 2. 0 μ m ；湿磨为球磨，球 磨介质为丙酮，球料之比为3 1，固液之比为5 1，湿磨时间为7小时；湿磨后进行干燥， 干燥后得到的混合料进行预烧处理，预烧处理经4小时升温达到700 850°C，再保温60分 钟；将预烧处理后的混合料再加入金属钴粉和Co2W4C纳米颗粒，钴粉的加入量要达到使混 合料中的钴与碳化钨的质量之比为8 92 (即要包括首先以钴粉与碳化钨粉的质量之比为 2.5 97. 5的比例已经加入的钴粉，也就是说这次加入的钴粉要满足两次加入的钴粉之和 与碳化钨的质量之比为8 92，以下实施例与此同义)，Co2W4C纳米颗粒的加入量要达到使 混合料中的钴与Co2W4C纳米颗粒的质量之比为1 0.045，并加热至60°C湿混4小时；再经干燥、掺成形剂、制粒、压制成型、真空低压一体化烧结，真空低压一体化烧结的最高温度为 1460 "C。将通过本实施例得到的高韧性超粗晶钨钴硬质合金(成型尺寸为 6. 5*5. 25*20 μ m的标准产品)样本100件进行检测，得到WC平均晶粒度为4. 0 μ m、平均抗 弯强度为3000MPa、平均硬度为HRA90. 8。实施例2一种，其包括如下工艺步骤配料、湿磨、 干燥、预烧处理、湿混、干燥、掺成形剂、制粒、压制成型和真空低压一体化烧结；配料时选用 钴粉和碳化钨粉(即WC粉)，钴粉与碳化钨粉的质量之比为2.4 97. 6，碳化钨粉选用Fsss 粒度为13. 5 15. 5μπι的粗颗粒碳化钨粉，钴粉的粒度为1. 4 2. 0 μ m ；湿磨为球磨，球 磨介质为丙酮，球料之比为3 1，固液之比为5 1，湿磨时间为8小时；湿磨后进行干燥， 干燥后得到的混合料进行预烧处理，预烧处理经4小时升温达到800°C，再保温60分钟； 将预烧处理后的混合料再加入金属钴粉和Co2W4C纳米颗粒，钴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性超粗晶钨钴硬质合金的制备方法，其特征是：其包括如下工艺步骤：配料、湿磨、干燥、预烧处理、湿混、干燥、掺成形剂、制粒、压制成型和真空低压一体化烧结；配料时选用钴粉和碳化钨粉进行混合配料，钴粉与碳化钨粉的质量之比为２．４～２．６∶９７．４～９７．６，碳化钨粉选用Ｆｓｓｓ粒度为１３．０～１８．５μｍ的粗颗粒碳化钨粉，钴粉的粒度为１．４～２．０μｍ；湿磨为球磨；湿磨后进行干燥，干燥后得到的混合料进行预烧处理；将预烧处理后的混合料再加入金属钴粉和Ｃｏ↓［２］Ｗ↓［４］Ｃ纳米颗粒，钴粉的加入量要达到使混合料中的钴与碳化钨的质量之比为８～１３∶８７～９２，Ｃｏ↓［２］Ｗ↓［４］Ｃ纳米颗粒的加入量要达到使混合料中的钴与Ｃｏ↓［２］Ｗ↓［４］Ｃ纳米颗粒的质量之比为１∶０．０４５～０．０５５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖华，单水桃，周汉凡，
申请(专利权)人：湖南三三合金集团有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]