一种高性能钨合金棒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，其中钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨80‑91%，钴3‑8%，镍2‑5%，铁2‑7%，铜1‑4%，钼0.5‑1%。本发明专利技术公开的制备方法包括：利用等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理；将球化碳化钨粉与钴粉混合，高能研磨成超细碳化钨‑钴粉；加入配方中其他成分进行球磨，冷压成型得到钨合金棒坯件；固相烧结致密，后处理制得高性能钨合金棒。本发明专利技术制备的钨合金棒具备高抗弯强度、高耐磨性、高韧性等优点，应用于超细硬质合金的制备领域有广阔的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能钨合金棒及其制备方法
本专利技术涉及粉末冶金
，更具体的说是涉及一种高性能钨合金棒及其制备方法。
技术介绍
钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中，钨的熔点最高，高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好，比重大，除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外，钨及其合金广泛用于电子、电光源工业、航天、铸造、武器等领域。近年来，超细硬质合金成为粉末冶金
中备受瞩目的研究热点，制备超细硬质合金在难加工金属为主要原料的工具材料领域、电子领域、精密模具领域等呈现出日益广泛的应用前景。这种工具材料主要以超细碳化钨粉末作为主要原料，然而碳化钨具有脆性大，易开裂和韧性低的缺点，需要添加适量的功能性粘结剂和微量金属粉末，抑制晶粒增长，提高合金材料的综合力学性能，当合金中的晶粒细化，材料的力学性能、电性能和热性能都得到明显提高。因此，结合上述问题，提供一种粒度小、高性能的钨合金棒及其制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种高性能钨合金棒及其制备方法，本专利技术制备的钨合金棒具备高抗弯强度、高耐磨性、高韧性等优点，应用于超细硬质合金的制备领域有广阔的发展前景。一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨80-91%，钴3-8%，镍2-5%，铁2-7%，铜1-4%，钼0.5-1%。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：S1，称取碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为100-130kPa，等离子体功率为65-80kw，送粉率为4-7kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；S2，将步骤S1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，混料研磨时间为30-40h，制备得到超细碳化钨-钴粉；S3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤S2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；S4，将步骤S3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，坯件烧结后经过热处理，连续轧制变形，退火，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术技术方案中制备高性能钨合金棒选用碳化钨粉作为主要基料，碳化钨制备硬质合金有较强的抗弯强度；球磨制备超细碳化钨-钴粉，能使产品材料具有更好的耐磨性、断裂韧性、更高的横向断裂强度等优点。采用等离子技术处理碳化钨粉，制得球化碳化钨粉，可以较为精确地控制粉体的粒度，有效减少微细粉体的偏聚和团聚；采用高能球磨技术，将粉末晶粒度细化，减少晶粒缺陷，有利于材料后续烧结达到全致密，提升材料的硬度、韧性，并且球磨工艺简单，不需要外部加热就可制得碳化钨-钴粉；采用固相烧结工艺，能够制备出优异性能的全致密的高密度钨合金材料。优选的，所述步骤S1中称取的碳化钨粉的粒度为1-3μm。优选的，所述步骤S1的中间气体流量为40L·min-1，外层气体流量为130-150L·min-1，冷却气体流量为1000-2200L·min-1。优选的，所述步骤S1采用的等离子气体气源和淬冷气体均为氩气。优选的，所述步骤S2中高能球磨的球料比为4-6:1，转速为200-500r/min。优选的，所述步骤S3中超细钨合金粉末的粒度为0.3-0.5μm。优选的，所述步骤S4中固相烧结温度为1250-1400℃，保温时间为60-70min，升温过程采用分段式升温并保温的方式。优选的，所述步骤S4中热处理温度为1000-1150℃，保温时间为3-5h。优选的，所述步骤S4中退火温度为500-550℃。综上所述，本专利技术的技术方案通过等离子技术制备球形碳化钨粉体提高碳化钨粉的流动性，优化碳化钨粉体的形貌，减少粉体偏聚和团聚，改善粉体内部的缺陷；高能球磨细化晶粒，有利于后续固相烧结达到全致密效果；采用固相烧结，避免了液相烧结过程中常见的液相流动和钨颗粒坍塌、变形现象。本专利技术公开的技术方案保证了所制的高性能钨合金棒具有高硬度、高耐磨性和高韧性的硬质合金的特性，其性能优于常规硬质合金，这种钨合金棒的高抗弯强度、高耐磨性、高韧性等优异性能，使其应用于超细硬质合金的制备领域有广阔的发展前景。具体实施方式下面对本专利技术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做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。实施例1：本专利技术实施例1公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，采用的技术方案如下：一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨80%，钴8%，镍3%，铁7%，铜1.5%，钼0.5%。所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：S1，称取粒度为1-3μm的碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为100kPa，等离子气体气源和淬冷气体均为氩气，中间气体流量为40L·min-1，外层气体流量为130L·min-1，冷却气体流量为1000L·min-1，等离子体功率为65kw，送粉率为4kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；S2，将步骤S1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，高能球磨的球料比为4:1，转速为200r/min，混料研磨时间为30h，制备得到超细碳化钨-钴粉；S3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤S2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到粒度为0.3-0.5μm的超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；S4，将步骤S3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，固相烧结温度为1250℃，保温时间为60min，升温过程采用分段式升温并保温的方式，坯件烧结后经过热处理，热处理温度为1000℃，保温时间为3h，连续轧制变形，退火，退火温度为500℃，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。实施例2：本专利技术实施例2公开了一种高性能钨合金棒及其制备方法，采用的技术方案如下：一种高性能钨合金棒，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨83%，钴6%，镍2%，铁4%，铜4%，钼1%。所述高性能钨合金棒，它的制备方法具体步骤如下：S1，称取粒度为1-3μm的碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为110kPa，等离子气体气源和淬冷气体均为氩气，中间气体流量为40L·min-1，外层气体流量为135L·min-1，冷却气体流量为1300L·min-1，等离子体功率为68kw，送粉率为5kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；S2，将步骤S1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，高能球磨的球料比为5:1，转速为280r/min，混料研磨时间为35h，制备得到超细碳化钨-钴粉；S3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤S2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到粒度为0.3-0.5μm的超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能钨合金棒，其特征在于，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨80‑91%，钴3‑8%，镍2‑5%，铁2‑7%，铜1‑4%，钼0.5‑1%。

【技术特征摘要】
1.一种高性能钨合金棒，其特征在于，所述钨合金棒按重量百分比组成为：碳化钨80-91%，钴3-8%，镍2-5%，铁2-7%，铜1-4%，钼0.5-1%。2.根据权利要求1所述的一种高性能钨合金棒的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：S1，称取碳化钨粉，通过等离子技术对碳化钨粉进行球形化处理，设置反应室的压力为100-130kPa，等离子体功率为65-80kw，送粉率为4-7kg/h，反应结束后收集得到球化碳化钨粉；S2，将步骤S1得到的碳化钨粉与钴粉混合，用高能研磨仪进行机械球磨，通入氩气作为保护气体，混料研磨时间为30-40h，制备得到超细碳化钨-钴粉；S3，称取镍粉、铁粉、铜粉、钼粉与步骤S2得到的超细碳化钨-钴粉混合均匀，过筛后进行球磨，得到超细钨合金粉末，通过冷等静压机压制成型，制得钨合金棒坯件；S4，将步骤S3得到的钨合金棒坯件置入烧结炉中，固相烧结达到全致密，坯件烧结后经过热处理，连续轧制变形，退火，表面抛光去污处理后，制得高性能钨合金棒。3.根据权利要求2所述的一种高性能钨合金棒的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中称取的碳化钨粉的粒度为1-3μm。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文进，杜海峰，
申请(专利权)人：江苏苏鑫管夹制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32