一种表面毛化WC-Co硬质合金制造技术

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种表面毛化WC‑Co硬质合金。采用YG8硬质合金，含钴8%、纯度为99.5%以上的铝母材为原料，经过表面毛化后的界面结构更为复杂，使其力学性能更加稳定，而且随着预涂覆温度的升高，界面结构愈发均匀，而且预涂覆层的厚度也会随而增加，晶粒的体积会增大，最终使硬质合金的力学性能得到大幅提高。所制得的表面毛化WC‑Co硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明专利技术能够为制备高性能的WC‑Co硬质合金提供一种新的生产工艺。

A Surface Textured WC-Co Cemented Carbide

In order to improve the hardness and wear resistance of WC Co Co cemented carbide, a surface textured WC Co Co cemented carbide was prepared. Using YG8 cemented carbide with cobalt content of 8% and purity of 99.5% as raw materials, the interfacial structure after surface texturing is more complex, which makes its mechanical properties more stable. With the increase of pre-coating temperature, the interfacial structure becomes more uniform, and the thickness of pre-coating layer will increase, the volume of grain will increase, and ultimately the mechanical properties of cemented carbide will be improved. Amplitude increased. The hardness, densification degree and bending strength of the surface textured WC Co Co cemented carbide have been greatly improved. The invention can provide a new production process for preparing high performance WC_Co cemented carbide.

【技术实现步骤摘要】
一种表面毛化WC-Co硬质合金所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种表面毛化WC-Co硬质合金。
技术介绍
硬质合金是由一种或多种高硬度、高模量的间隙化合物与过渡族金属或其合金组成的复合材料。WC-Co硬质合金因其具有高硬度、高耐磨性、优良的韧性及其诸多优异的力学性能而被广泛应用与各行各业，且被誉为“工业的牙齿”。硬度、耐磨性及强度既是作为衡量WC-Co硬质合金好坏的重要技术指标，也是WC-Co硬质合金优于其他材料的根本。因此，提升WC-Co硬质合金的硬度、强度和耐磨性成为了WC-Co硬质合金研究领域的重中之重。目前，WC-Co的连接方法主要包括钎焊、扩散焊、热装法、胶接等，其中钎焊和扩散连接是最常用的方法。毛化技术是对材料表面进行塑形的表面加工技术，主要的毛化形貌包括凹坑型、凸台型以及墨西哥帽型等。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善WC-Co硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种表面毛化WC-Co硬质合金。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：表面毛化WC-Co硬质合金的制备原料包括：YG8硬质合金，含钴8%、纯度为99.5%以上的铝母材。表面毛化WC-Co硬质合金的制备步骤为：按实验设计方案将原料进行切割、打磨，将加工好的试样进行破碎，然后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径15mm的硬质合金球，球磨机转速为90r/min，球料比为8：1，球磨时间为24h制备表面涂覆粉末。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃，随后进行制粒。将制好的粉末进行焊前的钎料预涂覆。预涂覆温度为1025～1075℃，保温时间为20min。表面毛化WC-Co硬质合金的检测步骤为：抗弯强度测试采用INS186电子万能试验机，微观形貌分析采用Quanta200G扫描电子显微镜，物相分析利用能谱仪(EDS)及旋转阳极X射线衍射仪。所述的表面毛化WC-Co硬质合金，预涂覆和扩散连接的方法能够使硬质合金相与Al可靠的连接起来，从而增强硬质合金的抗弯强度，使其接头抗剪强度从未毛化处理时的7MPa提高到51MPa。所述的表面毛化WC-Co硬质合金，经过表面毛化后的界面结构更为复杂，使其力学性能更加稳定，而且随着预涂覆温度的升高，界面结构愈发均匀，而且预涂覆层的厚度也会随而增加，晶粒的体积会增大，最终使硬质合金的力学性能得到大幅提高。所述的表面毛化WC-Co硬质合金，预涂覆工艺的温度并不是越高越好，硬质合金的力学性能会随着预涂覆温度的升高达到一个最高值，达到最高值后会逐渐下降。当预涂覆工艺的温度设置为1250℃，保温时间为40min，扩散连接温度为600℃，扩散保温时间为90min时，所制得的硬质合金性能最佳，所以该工艺参数为制备最优性能的表面毛化WC-Co硬质合金的最佳工艺参数。本专利技术的有益效果是：采用YG8硬质合金，含钴8%、纯度为99.5%以上的铝母材为原料，经过切割、打磨、破碎、球磨、表面预涂覆工艺成功制备了具有优异力学性能的表面毛化WC-Co硬质合金。其中，经过毛化处理的硬质合金具有更优异的力学性能，表面预涂覆层的成功制备是硬质合金力学性能提升的基础，预涂覆层的厚度随着预涂覆温度的增加而先增加后降低，在最优工艺参数时，其厚度及对硬质合金的优化作用达到最大。所制得的表面毛化WC-Co硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本专利技术能够为制备高性能的WC-Co硬质合金提供一种新的生产工艺。具体实施方式实施案例1：表面毛化WC-Co硬质合金的制备原料包括：YG8硬质合金，含钴8%、纯度为99.5%以上的铝母材。表面毛化WC-Co硬质合金的制备步骤为：按实验设计方案将原料进行切割、打磨，将加工好的试样进行破碎，然后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径15mm的硬质合金球，球磨机转速为90r/min，球料比为8：1，球磨时间为24h制备表面涂覆粉末。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃，随后进行制粒。将制好的粉末进行焊前的钎料预涂覆。预涂覆温度为1025～1075℃，保温时间为20min。表面毛化WC-Co硬质合金的检测步骤为：抗弯强度测试采用INS186电子万能试验机，微观形貌分析采用Quanta200G扫描电子显微镜，物相分析利用能谱仪(EDS)及旋转阳极X射线衍射仪。实施案例2：接头界面可分成3个反应层，分别为铝侧的A层，钎料中间层B和WC-Co侧的C层。连续均匀的深灰色反应层A约为17μm厚，表明该区存在大量Al，Ni以及少量Cr和Co元素。Co和Ni的原子比相近，它们原子含量之和与Al的原子含量之比约为2∶3。该区由Al3Ni，Al3Ni2和Al5Co2组成。接头中部为反应层B，其主要由BNi2钎料与两侧母材扩散反应形成，主要元素为Co和Ni。此区成分与原始钎料成分相差很大，一是由于镍扩散生成Al3Ni层消耗了大量Ni，另外WC-Co母材中Co原子向反应层B发生了溶解扩散。二是由于钴和镍可无限互溶。实施案例3：在BNi2/WC-Co界面上存在明显的反应层C，此反应层较窄，约9μm。该区出现了W，Co，Ni的集聚，W，Co，Ni元素原子成分比约为6∶4∶3，推断C层是一种主要由W，Co，Ni三种元素组成的化合物。这主要是由于，钎料熔化后，硬质合金中的WC发生分解并向钎料中溶解，使界面附近形成大量游离的W和C原子，由于C原子半径较小且易于扩散，而富集在界面处的W原子容易与钎料中的镍和钴反应，生成一种新的化合物。实施案例4：随着温度的变化，BNi2/WC-Co界面结构相似，但是反应层厚度和形态发生了明显改变：在1175℃时，钎缝宽度较小，W-Co-Ni层不明显。当温度升高到1225℃，W-Co-Ni层明显变厚，WC-Co母材中的棱柱状变为细小颗粒状，这主要是由于WC涂覆过程中分解，C原子在钎料中的扩散，而W原子由于扩散速度慢，与Co，Ni原子作用生成W-Co-Ni化合物。当温度升到1275℃，界面处W-Co-Ni的形态变得不规则，且体积变大。另外，钎料中也有W-Co-Ni化合物，这是由于预涂覆温度升高导致界面处原子溶解、扩散和反应加剧造成的。实施案例5：当扩散连接温度为690℃时，Al/BNi2界面处没有发现明显反应层，这是由于在较低温度下，元素难发生扩散和反应，无法形成预期的冶金连接。当温度到875℃，Al/BNi2界面反应层变厚，钎料层变薄。当温度升到1000℃，在局部区域处钎料完全消失，反应层A占据原钎料的位置，与WC-Co直接接触。实施案例6：未毛化接头抗剪强度为3MPa，接头断裂于Al/BNi2界面处。毛化接头抗剪强度最高为70MPa，断裂于Al/BNi2界面和硬质合金母材两个区域。这是由于连接时毛化凸台成功压入铝中形成钉扎强化及增加连接面积而提高强度。预涂覆温度对接头抗剪强度的影响不大。但在1275℃预涂覆温度下，由于界面处W-Co-Ni化合物生成数量较多，产生较大残余应力，造成接头抗剪强度略下降。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面毛化WC‑Co硬质合金的制备原料包括：YG8硬质合金，含钴8%、纯度为99.5%以上的铝母材。

【技术特征摘要】
1.一种表面毛化WC-Co硬质合金的制备原料包括：YG8硬质合金，含钴8%、纯度为99.5%以上的铝母材。2.根据权利要求1所述的表面毛化WC-Co硬质合金，其特征是按实验设计方案将原料进行切割、打磨，将加工好的试样进行破碎，然后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径15mm的硬质合金球，球磨机转速为90r/min，球料比为8：1，球磨时间为24h制备表面涂覆粉末，球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃，随后进行制粒，将制好的粉末进行焊前的钎料预涂覆，预涂覆温度为1025～1075℃，保温时间为20min。3.根据权利要求1所述的表面毛化WC-Co硬质合金，其特征是表面毛化WC-Co硬质合金的检测步骤为：抗弯强度测试采用INS186电子万能试验机，微观形貌分析采用Quanta200G扫描电子显微镜，物相分析利用能谱仪(EDS)及旋转阳极X射线衍射仪。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽娜，
申请(专利权)人：吴丽娜，
类型：发明
国别省市：辽宁,21