一种超粗晶WC‑Co硬质合金的制备方法技术

本发明专利技术提供一种超粗晶WC‑Co硬质合金的制备方法，属于硬质合金材料制备领域。所述方法如下：将超细WC粉与超粗WC粉、Co粉、钨粉及碳黑混合，并加入石蜡，然后加入无水酒精和硬质合金研磨棒，放入球磨机中球磨，真空干燥制成混合料，然后经压制、烧结成超粗晶WC‑Co硬质合金。本发明专利技术在传统超粗WC粉及Co粉的基础上加入了超细WC粉，钨粉及碳黑，能够显著提高WC‑Co硬质合金的抗弯强度，降低合金的脆性，提高其抗冲击力。本发明专利技术通过改变研磨体、研磨棒棒料配比，混合料与研磨介质的料液比，有效降低WC晶粒破碎，制备晶粒度大于6.0μm的硬质合金。采用本发明专利技术方法制备的超粗晶硬质合金组织结构均匀，WC硬质相平均晶粒度尺寸粗大，晶粒分布窄，产品孔隙度小，综合性能好。

A preparation method of ultra coarse WC Co hard alloy

The invention provides a preparation method of ultra coarse WC Co cemented carbide hard alloy, belonging to the field of material preparation. The method is as follows: superfine WC powder and ultra coarse WC powder, Co powder, tungsten powder and carbon black mixture, and adding paraffin, then add anhydrous alcohol and hard alloy grinding rod, into the ball milling, vacuum dried mixture, and then pressed and sintered into ultra coarse WC hard alloy Co. The invention of ultra coarse WC powder and Co powder in the traditional adding superfine WC powder, tungsten powder and carbon black, can significantly improve the flexural strength of WC Co hard alloy, reduce the brittleness of the alloy and improve its anti impact force. The present invention by changing the grinding and grinding ratio of material to liquid material stick, mixture and grinding media, effectively reduce the WC grain crushing, carbide preparation grain size larger than 6 m. The ultra coarse cemented carbide prepared by the method of the invention has the advantages of homogeneous structure, large average grain size of the WC hard phase, narrow grain distribution, small porosity of the product and good comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法
本专利技术属于硬质合金材料制备
，具体为一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法。
技术介绍
按照ISO4499-2，WC晶粒度≧6.0μm的硬质合金被称为超粗晶硬质合金。超粗晶硬质合金具有优异的热传导性、抗热冲击性、抗热疲劳性和高的抗弯强度，是理想的矿用、工程和模具用材料，也是硬质合金的发展方向之一。传统制备硬质合金的工艺是以碳化钨粉和钴粉为主要原料，通过配料、球磨、干燥和制粒后形成混合料，然后以一定成形工艺制备成产品生坯，进而通过烧结工艺制备成硬质合金产品。从制备原料上，由于显微结构的延续性，通常采用细粒度的碳化钨粉制备细WC晶粒硬质合金，采用粗粒度的碳化钨粉制备粗WC晶粒硬质合金。因此，现行生产超粗晶WC-Co硬质合金的方法主要是采用超粗碳化钨粉末和钴粉为原料，通过配料、球磨、干燥、制粒后，压制并烧结成为产品。但是超粗碳化钨粉末在球磨过程中会发生破碎，粒度大幅减小，烧结过程中WC晶粒不能长大为超粗晶WC粒，即便以粒度大于20μm的碳化钨粉为原料，制备的合金晶粒度也仅为3.0-6.0μm；如果过分提高烧结温度或者延长保温时间虽然可以使WC晶粒粗化，但又会导致WC晶粒分布变宽，使硬质合金性能下降；而降低球磨强度，虽然可以使混合料中碳化钨粉末保持较大粒径，但这样获得的混合料中缺乏足够的有活性的细粉，而保留下来的较大粒径碳化钨粉也没有足够的活性，不能够在后续烧结中制备成致密的硬质合金。因此很难以超粗碳化钨粉制备超粗晶硬质合金。从工艺上，制备超粗晶硬质合金主要是采取延长混合料球磨时间、混合料粉末复杂的预处理、复杂的WC粒度控制工艺、提高烧结温度以及延长保温时间。其中，延长混合料球磨时间易导致WC晶粒严重破碎，难以制备晶粒度大的超粗晶硬质合金，提高烧结温度或延长保温时间虽然可以使WC晶粒长粗，但容易诱发WC晶粒分布变宽，导致硬质合金力学性能下降，而上述的其它制备超粗晶硬质合金的方法工艺复杂、生产周期长、生产成本高，难以实现批量化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的制备超粗晶硬质合金球磨工艺中球磨时间长、WC晶粒的破碎严重等技术的不足，提供一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，通过在原料中加入预处理的超细WC粉，钨粉及碳黑，同时对其制备的球磨及压制工艺进行改进，能够制备出平均晶粒度在5.7～6.5μm且性能优异的硬质合金。采用本专利技术原料及方法制备出的超粗晶硬质合金组织结构均匀，WC硬质相平均晶粒度尺寸粗大，晶粒分布窄，产品孔隙度小，致密度好，机械性能好。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤：1)将经过预磨的超细WC粉与超粗WC粉、Co粉、钨粉及碳黑混合得到混合料Ⅰ，并加入石蜡得到混合料Ⅱ，石蜡与混合料Ⅰ的质量百分比为1％～2.5％；2)向上述混合料Ⅱ中加入无水酒精作为研磨介质，混合料Ⅱ与无水酒精的料液比为0.2mL/Kg～0.3mL/Kg，同时向混合料Ⅱ中加入硬质合金研磨棒，硬质合金研磨棒与混合料Ⅱ的棒料比为1.2:1～1.8:1；3)将步骤2)制备的物质在球磨机中球磨7～13小时，然后真空干燥3～6小时制备成混合料Ⅲ，并确保混合料Ⅲ中超粗碳化钨粉的平均粒径为5.7μm～6.5μm；4)将混合料Ⅲ经压制、烧结成超粗晶WC-Co硬质合金。与现有的WC-Co硬质合金的原料相比，本专利技术在传统超粗WC粉及Co粉的基础上加入了超细WC粉，钨粉及碳黑。钨粉经高温熔解析出，粘附在原有超粗WC粉上，进一步增粗合金晶粒度，同时还可以起到改变合金中的钴相，增强硬质合金的强度以及平衡合金中碳量的目的。碳黑的加入可以增强硬质合金的强度，提供其抗冲击性能，同时还可以优化合金中的碳量，降低硬质合金的脆性。本专利技术在原料中增加超细WC粉，并预磨一定的时间，其目的是增加其活性，使其在高温烧结时，熔解析出，附着在超粗WC身上，使硬质合金的晶粒度达到设计的要求。作为本专利技术超粗晶WC-Co硬质合金制备方法的一种优选，所述超细WC粉，超粗WC粉，Co粉，钨粉及碳黑的质量比为5～10：75～91：6～15：0～1：0～1.5份。作为本专利技术超粗晶WC-Co硬质合金制备方法的进一步优选，所述超细WC粉的费氏粒度为0.2μm～0.6μm，所述超粗WC粉的费氏粒度为15μm～26μm，所述Co粉的费氏粒度为1μm～3μm，所述钨粉的费氏粒度为0.45～0.8μm，所述碳黑的费氏粒度为1～1.3μm。作为本专利技术超粗晶WC-Co硬质合金制备方法的更进一步优选，所述超细WC粉在添加前需要单独预磨40～50小时，然后沉淀待用。本专利技术超细WC粉预磨合大批量研磨一样，用滚筒球磨机，按1:5的球料比，无水酒精作为研磨介质进行预磨。这一预磨技术的实现对本领域内技术人员是常规的，且对欲磨后超细WC的粒度没有特别限制，只要按照本专利技术限定的常规方式进行预磨，实现本专利技术超细WC预磨目的均可。作为本专利技术超粗晶WC-Co硬质合金制备方法的一种优选，所述混合料Ⅲ制取之后和压制之前还包括将混合料Ⅲ过200～500目筛网以及过筛后放入制粒机中滚动12～18分钟制粒，且制粒采取反复多次制粒制成相适应料粒松装，形成可压制性能粒料。这样设计可以在一定程度上解决超粗晶混合料流动性差及给料困难的技术问题。作为本专利技术超粗晶WC-Co硬质合金制备方法的一种优选，所述硬质合金研磨棒的尺寸为且所述硬质合金研磨棒采用超粗硬质合金，制备该超粗硬质合金的WC费氏粒度为20μm～26μm。本专利技术在WC-Co硬质合金的球磨工艺中采用的是硬质合金研磨棒，代替传统的硬质合金球，可以显著降低球磨时间，由现有的20～28小时缩短为7～13小时，在提高球磨效果的同时能有效降低WC晶粒破碎；且本专利技术将制备硬质合金研磨棒的超粗硬质合金WC费氏粒度设定为20μm～26μm，有助于降低球磨时间，提高球磨效率。本专利技术将硬质合金研磨棒与混合料Ⅱ的棒料比设定为1.2:1～1.8:1，混合料Ⅱ与无水酒精的料液比设定为0.2mL/Kg～0.3mL/Kg，可以使混合料粘度下降有效降低了研磨时间。作为本专利技术超粗晶WC-Co硬质合金制备方法的一种优选，所述压制的压力为60～95MPa；所述烧结步骤是将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1400℃～1500℃，保温时间控制在90～100min，烧结炉内压力为3～7MPa。更进一步，所述压制采用三次以上或多次反复震动给料；所述压制磨具采用合金磨具，且磨具的收缩系数为1.23-1.26；所述压制所使用的压机采用双向加压。本专利技术压制采用三次以上或多次反复振动给料，有效解决超粗晶混合料流动性差及给料困难的技术难题；压制磨具采用合金磨具，可以大大延长其使用寿命，同时将磨具的收缩系数设定为1.23-1.26，有效解决超粗晶混合料流动性差及成型困难等问题。确保产品毛胚不分层、无裂纹、不出现未压好等现象；压机采用双向加压，并适度保压，使产品的致密性更好，又减少了半成品的分层、裂纹等现象。作为本专利技术一种超粗晶WC-Co硬质合金制备方法的一个具体实施例，其制备方法包括以下步骤：1)取5份费氏粒度为0.4μm的超细WC粉单独预磨45小时后沉淀待用；2)将经过预磨的超细WC粉与77份费氏粒度为20μm的超粗WC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超粗晶WC‑Co硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将经过预磨的超细WC粉与超粗WC粉、Co粉、钨粉及碳黑混合得到混合料Ⅰ，并加入石蜡得到混合料Ⅱ，石蜡与混合料Ⅰ的质量百分比为1％～2.5％；2)向上述混合料Ⅱ中加入无水酒精作为研磨介质，混合料Ⅱ与无水酒精的料液比为0.2mL/Kg～0.3mL/Kg，同时向混合料Ⅱ中加入硬质合金研磨棒，硬质合金研磨棒与混合料Ⅱ的棒料比为1.2:1～1.8:1；3)将步骤2)制备的物质在球磨机中球磨7～13小时，然后真空干燥3～6小时制备成混合料Ⅲ，并确保混合料Ⅲ中超粗碳化钨粉的平均粒径为5.7μm～6.5μm；4)将混合料Ⅲ经压制、烧结成超粗晶WC‑Co硬质合金。

【技术特征摘要】
1.一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将经过预磨的超细WC粉与超粗WC粉、Co粉、钨粉及碳黑混合得到混合料Ⅰ，并加入石蜡得到混合料Ⅱ，石蜡与混合料Ⅰ的质量百分比为1％～2.5％；2)向上述混合料Ⅱ中加入无水酒精作为研磨介质，混合料Ⅱ与无水酒精的料液比为0.2mL/Kg～0.3mL/Kg，同时向混合料Ⅱ中加入硬质合金研磨棒，硬质合金研磨棒与混合料Ⅱ的棒料比为1.2:1～1.8:1；3)将步骤2)制备的物质在球磨机中球磨7～13小时，然后真空干燥3～6小时制备成混合料Ⅲ，并确保混合料Ⅲ中超粗碳化钨粉的平均粒径为5.7μm～6.5μm；4)将混合料Ⅲ经压制、烧结成超粗晶WC-Co硬质合金。2.如权利要求1所述一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，所述超细WC粉，超粗WC粉，Co粉，钨粉及碳黑的质量比为5～10：75～91：6～15：0～1：0～1.5份。3.如权利要求2所述一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，所述超细WC粉的费氏粒度为0.2μm～0.6μm，所述超粗WC粉的费氏粒度为15μm～26μm，所述Co粉的费氏粒度为1μm～3μm，所述钨粉的费氏粒度为0.45～0.8μm，所述碳黑的费氏粒度为1～1.3μm。4.如权利要求1至3任一项所述一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，所述超细WC粉在添加前需要单独预磨40～50小时，然后沉淀待用。5.如权利要求1所述一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，所述混合料Ⅲ制取之后和压制之前还包括将混合料Ⅲ过200～500目筛网以及过筛后放入制粒机中滚动12～18分钟制粒，且制粒采取反复多次制粒制成相适应料粒松装，形成可压制性能粒料。6.如权利要求1所述一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，所述硬质合金研磨棒的尺寸为且所述硬质合金研磨棒采用超粗硬质合金，制备该超粗硬质合金的WC费氏粒度为20μm～26μm。7.如权利要求1所述一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为60～95MPa；所述烧结步骤是将压制的压坯在真空条件下烧结，烧结温度控制在1400℃～1500℃，保温时间控制在90～100min，烧结炉内压力为3～7MPa。8.如权利要求1或7所述一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于，所述压制采用三次以上或多次反复震动给料；所述压制磨具采用合金磨具，且磨具的...

【专利技术属性】
技术研发人员：付磊，刘为平，陈渝，林莉，罗云蓉，谢文玲，张应迁，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51