一种硬质合金的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：a）将钴包覆碳化钨粉末与铁粉进行球磨，得到混合粉末，在所述混合粉末中添加成形剂；b）将步骤a）得到的混合物进行压制，得到成型坯；c）将步骤b）得到的成型坯进行烧结，得到硬质合金。本申请在制备硬质合金的过程中，采用钴包覆碳化钨粉与铁粉为原料，由于钴与碳化钨、铁均具有较高的润湿性，因此钴包覆碳化钨与铁具有较高的界面性能，使制备的硬质合金具有良好的强度与硬度。实验结果表明，本发明专利技术制备的硬质合金的硬度为80～95HRA，抗弯强度为3000～3500N/mm2。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金
，尤其涉及一种硬质合金的制备方法。
技术介绍
硬质合金是以难熔金属的硬质化合物为基，以金属为黏结剂，通过粉末冶金方法制备的一种合金材料。硬质合金由于具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等优异的物理化学性能，在国防军工、航空航天、电子信息、能源、冶金和机械加工工业等领域中用途广泛，因此在国民经济中占有重要地位。WC-Co硬质合金具有较高的强度、硬度和良好的耐磨性，是一种仅次于金刚石的硬质材料，广泛用作切削加工工具、冲击工具和耐磨耐蚀零部件，被称为“现代工业的牙齿”。但是，钴在地壳中的含量仅为0.35%，世界钴矿资源主要集中在赞比亚、扎伊尔等国家，而我国是钴矿资源缺乏国；并且钴大多伴生于镍、铜、铁等矿床中，主要作为副产品回收，导致钴粉生产过程中，生产工艺复杂、金属回收率低、生产成本较高。因此，钴粉原料价格昂贵，在一定程度上限制了WC-Co系硬质合金的发展和应用。铁是钴的同族元素，物理化学性质与钴相似，能满足硬质合金黏结金属的基本条件，在硬质合金中可作为钴的替代材料，达到降低硬质合金生产成本的目的。与Co相比尽管Fe粉的成本低，但是铁的润湿性较差、WC在铁中的固溶度低，使硬质相与粘结相的界面性能较差，难以获得理想的碳化物与黏结相两相组织，致使WC-Fe硬质合金的性能不理想。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种硬质合金的制备方法，使本申请制备的硬质合金具有优异的强度与硬度。有鉴于此，本申请提供了一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：a）将钴包覆碳化钨粉与铁粉进行球磨，得到混合粉末；b）将步骤a）得到的混合粉末进行压制，得到成型坯；c）将步骤b）得到的成型坯进行烧结，得到硬质合金。优选的，所述钴包覆碳化钨粉的制备方法包括以下步骤：a1）将钨盐、钴盐与有机碳源的水溶液进行喷雾干燥，得到钴包覆碳化钨的前驱体粉末；a2）将所述前驱体粉末进行煅烧处理，得到钴包覆碳化钨的预处理粉末；a3）将所述预处理粉末进行还原碳化，得到钴包覆碳化钨粉。优选的，所述钨盐的含量为50wt%～90wt%，所述钴盐的含量为10wt%～50wt%，所述有机碳源的含量为所述钨盐质量的1～1.5倍。优选的，所述钨盐为偏钨酸铵；所述钴盐为硝酸钴、醋酸钴或氯化钴。优选的，所述喷雾干燥的进气温度为180℃～230℃，出气温度为80℃～110℃。优选的，所述煅烧处理的温度为300℃～600℃，所述还原碳化的温度为900℃～1100℃。优选的，所述钴包覆碳化钨粉中钴的含量为3wt%～10wt%。优选的，所述混合粉末中还包括成形剂，所述成形剂为石蜡、聚乙二醇、聚乙烯醇和合成橡胶中的一种或多种。优选的，所述球磨的时间为12～48h，所述压制的压力为1000kg/cm2～1500kg/cm2。优选的，所述烧结的温度优选为1300℃～1450℃，所述烧结的时间优选为1h～1.5h。本申请提供了一种硬质合金的制备方法。在制备硬质合金的过程中，本申请以钴包覆碳化钨粉与铁粉为原料，将其混合均匀后进行压制，得到具有一定密度、强度、形状与尺寸的成型坯料，最后将成型坯料进行烧结，使多孔的坯料形成具有致密组织的硬质合金。由于钴与碳化钨、铁均具有较好的润湿性，则钴包覆碳化钨粉中的钴能够改善碳化钨与铁的界面性能，使作为粘结相的铁与作为硬质相的钴包覆碳化钨具有良好的界面性能，因此本申请将钴包覆碳化钨粉末与铁粉经过混合、压制与烧结后，得到的硬质合金具有较好的强度与硬度。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：a）将钴包覆碳化钨粉与铁粉进行球磨，得到混合粉末；b）将步骤a）得到的混合物进行压制，得到成型坯；c）将步骤b）得到的成型坯进行烧结，得到硬质合金。本申请以钴包覆碳化钨粉末与铁粉为原料，由于钴与碳化钨、铁均具有较好的润湿性，碳化钨表面包覆钴的粉末能够有效改善界面性能，因此能够得到较好的硬质相与粘结相的两相组织，使硬质合金的强度与硬度得到提高；同时本申请以铁粉替代部分的钴，有效的降低了硬质合金的成本。按照本专利技术，作为优选方案，所述钴包覆碳化钨粉末的制备过程，包括以下步骤：a1）将钨盐、钴盐与有机碳源的水溶液进行喷雾干燥，得到钴包覆碳化钨的前驱体粉末；a2）将所述前驱体粉末进行煅烧处理，得到钴包覆碳化钨的预处理粉末；a3）将所述预处理粉末进行还原碳化，得到钴包覆碳化钨粉。在制备钴包覆碳化钨粉末的过程中，所述钨盐优选为水溶性钨盐，所述钴盐优选为水溶性钴盐；所述钨盐与钴盐的水溶液的制备具体为：将50wt%～90wt%的水溶性钨盐、10wt%～50wt%的水溶性钴盐与钨盐质量1～1.5倍的有机碳源溶于水中，得到钨盐、钴盐与有机碳源的水溶液；所述水的质量为所述水溶性钨盐、水溶性钴盐与有机碳源总质量的0.5～1倍。本申请所述水溶性钨盐优选为偏钨酸铵，所述水溶性钴盐优选为硝酸钴、醋酸钴或氯化钴，所述有机碳源优选为只含有C、H与O元素的有机物，所述碳源优选但不限于淀粉、蔗糖或葡萄糖，所述有机碳源在加热到一定温度能够分解成易挥发的物质，同时生成的碳有利于后续的还原碳化。由于钴的成本较高，本申请在制备硬质合金的过程中限定了钨盐与钴盐的含量以保证最终制备的硬质合金中钴的含量。本专利技术将钨盐、钴盐与有机碳源的水溶液进行喷雾干燥，即得到钴包覆碳化钨的前驱体粉末。所述喷雾干燥是在干燥室中将溶液雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，即得到干燥的产品；其工作原理是通过机械作用，将需干燥的物料，分散成细小的雾滴，与热空气接触，在瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末。本申请所述喷雾干燥的进气温度优选为180℃～230℃，出气温度优选为80℃～110℃。按照本专利技术，将所得到的钴包覆碳化钨的前驱体粉末进行煅烧，得到钴包覆碳化钨的预处理粉末。本申请所述煅烧处理是除去前驱体粉末中的化学结合水、CO2与NOx等挥发性杂质。上述煅烧处理的温度优选为300～600℃，更优选为400～550℃。在制备钴包覆碳化钨粉末的过程中，本申请最后将所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
a）将钴包覆碳化钨粉与铁粉进行球磨，得到混合粉末；
b）将步骤a）得到的混合粉末进行压制，得到成型坯；
c）将步骤b）得到的成型坯进行烧结，得到硬质合金。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钴包覆
碳化钨粉的制备方法包括以下步骤：
a1）将钨盐、钴盐与有机碳源的水溶液进行喷雾干燥，得到钴包
覆碳化钨的前驱体粉末；
a2）将所述前驱体粉末进行煅烧处理，得到钴包覆碳化钨的预处
理粉末；
a3）将所述预处理粉末进行还原碳化，得到钴包覆碳化钨粉。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钨盐的
含量为50wt%～90wt%，所述钴盐的含量为10wt%～50wt%，所述有机
碳源的含量为所述钨盐质量的1～1.5倍。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钨盐为
偏钨酸铵；所述钴盐为硝酸钴、醋酸钴或...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊建高，戴煜，谭兴龙，
申请(专利权)人：湖南顶立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：