为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种含ZrO2(3Y)的细晶WC‑6Co硬质合金。采用WC粉末、CO粉末、ZrO2（3Y）粉末及CeO2粉末为原料，ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加能够提高硬质合金的力学性能。其提升硬质合金力学性能的机理为ZrO2(3Y)及CeO2粉末能够抑制硬质合金晶粒在烧结过程中的长大，使硬质合金具有更均匀的内部结构及更高的致密化程度。所制得的含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC‑6Co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细晶WC‑Co硬质合金提供一种新的生产工艺。
A Fine Crystalline WC-6Co Cemented Carbide Containing ZrO 2(3Y)
In order to improve the hardness and wear resistance of WC_Co cemented carbide, a fine-grained WC_6Co cemented carbide containing ZrO 2(3Y) was prepared. Using WC powder, CO powder, ZrO 2 (3Y) powder and CeO 2 powder as raw materials, the mechanical properties of cemented carbide can be improved by adding ZrO 2 (3Y) and CeO 2 powder. The mechanism of improving mechanical properties of cemented carbide is that ZrO 2 (3Y) and CeO 2 powder can inhibit the growth of cemented carbide grains during sintering, and make the cemented carbide have more uniform internal structure and higher densification. The hardness, densification degree and flexural strength of WC_6Co cemented carbides containing ZrO 2 (3Y) and CeO 2 have been greatly improved. The invention can provide a new production process for preparing high-performance fine-grained WC_Co cemented carbide.
【技术实现步骤摘要】
一种含ZrO2(3Y)的细晶WC-6Co硬质合金所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种含ZrO2(3Y)的细晶WC-6Co硬质合金。
技术介绍
WC-Co硬质合金以其硬度高、红硬性高、抗压强度高、耐磨性好，耐蚀性与抗氧化性良好，广泛应用于切削刀具、矿用工具、模具、量具、耐磨零件以及机械密封等工业领域，被称为“现代工业的牙齿”。超细WC-Co硬质合金具有比普通WC-Co硬质合金更高的硬度、更好的耐磨性、更高横向断裂强度以及更良好的断裂韧性等优越性能，被广泛应用于金属切削加工、耐磨零件等领域，具有巨大的市场需求。二氧化锆（化学式：ZrO2）是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化铪。化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂，亦是人工钻的主要原料。能带间隙大约为5-7eV。二氧化铈英文名为CeriumOxide，是一种铈的氧化物，分子量为172.11，化学式为CeO，铈在此的化合价为+4价，有强氧化性，为白色或黄白色固体，难溶于水。二氧化铈的摩尔质量为172.115g/mol。熔点2400℃，沸点3500℃。二氧化铈可由三氧化二铈氧化而制得：2CeO+O→4CeO。二氧化铈一般不能与常见的酸反应。
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，设计了一种含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co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：含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的制备原料包括：费氏粒度2.5μm、含碳量6.13%的WC粉末，费氏粒度1.0μm的CO粉末，含3%Y2O3稳定剂的ZrO2（3Y）粉末及CeO2粉末。含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为无水乙醇，球料比为7：1，球磨时间为48h。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℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，压制压力为150MPa。将制好的压坯放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为70min。含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的检测步骤为：密度采用阿基米德排水法测定，硬度采用洛氏硬度机测量，抗弯强度采用万能材料试验机测定，矫顽磁力采用矫顽磁力机测定，磁性钴含量采用钴磁测量仪测定，金相组织采用JSM360扫描电子显微镜观察。所述的含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金，ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加能够提高硬质合金的力学性能。其提升硬质合金力学性能的机理为ZrO2(3Y)及CeO2粉末能够抑制硬质合金晶粒在烧结过程中的长大，使硬质合金具有更均匀的内部结构及更高的致密化程度。所述的含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金，ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加量对硬质合金的性能也有很大影响。ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加量较少时，对硬质合金晶粒长大的抑制作用不明显，使硬质合金具有较高的孔隙度，导致硬质合金力学性能降低。ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加量较多时，由于ZrO2(3Y)及CeO2粉末的抑制作用有限，多余的ZrO2(3Y)及CeO2粉末不能够在烧结过程中发挥作用，则导致硬质合金内部引入杂志，降低硬质合金的力学性能。所述的含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金，当ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加量为0.15%时，制得的硬质合金具有最优的力学性能。其密度、硬度、矫顽磁力、抗弯强度、磁性钴含量等性能都得到提高，大约为采用常规工艺制得的硬质合金的2.5倍。本专利技术的有益效果是：采用WC粉末、CO粉末、ZrO2（3Y）粉末及CeO2粉末为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金。其中，ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加能够抑制硬质合金晶粒在烧结过程中的长大，并且ZrO2(3Y)及CeO2粉末的添加量需要控制在一个精确的范围。所制得的含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co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细晶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：含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的制备原料包括：费氏粒度2.5μm、含碳量6.13%的WC粉末，费氏粒度1.0μm的CO粉末，含3%Y2O3稳定剂的ZrO2（3Y）粉末及CeO2粉末。含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为无水乙醇，球料比为7：1，球磨时间为48h。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℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，压制压力为150MPa。将制好的压坯放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为70min。含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的检测步骤为：密度采用阿基米德排水法测定，硬度采用洛氏硬度机测量，抗弯强度采用万能材料试验机测定，矫顽磁力采用矫顽磁力机测定，磁性钴含量采用钴磁测量仪测定，金相组织采用JSM360扫描电子显微镜观察。实施案例2：各硬质合金组织正常，无脱碳、渗碳、粗大孔洞现象。硬质合金密度为5.84g/cm3，能强化粘结相，从而提高硬质合金耐磨性能。随着硬质合金含量增加，硬质合金抗弯强度先升后降，与无添加剂的硬质合金相比，添加0.15%硬质合金的硬质合金抗弯强度提高了219MPa。添加少量硬质合金可起到相变增韧作用，使WC-20%CO硬质合金的抗弯强度提高了11.3%。硬质合金的硬度、矫顽磁力、WC平均晶粒度基本不受硬质合金含量的影响。当Zr含量不大时，硬质合金的WC晶粒形貌、矫顽磁力、硬度没有明显变化。硬质合金对WC-20%CO硬质合金的硬度没有明显影响。随着硬质合金含量的增加，硬质合金磁性钴含量和密度均小幅降低，当其含量为0.37%时，与无添加硬质合金相比，硬质合金磁性钴含量下降0.1%，密度下降0.26g/cm3。实施案例3：添加CeO2的各硬质合金组织正常，无脱碳、渗碳、粗大孔洞现象。硬质合金密度为7.13g/cm3，具有净化硬质合金各相界面的效果，能提高硬质合金致密度及抗弯强度。随着硬质合金含量的增加，硬质合金抗弯强度先升高后降低，当硬质合金含量为0.13%时，硬质合金抗弯强度相比于无添加硬质合金提高了476MPa。添加硬质合金对硬质合金性能有影响，当硬质合金添加量为0.4%时，硬质合金抗弯强度比无添加硬质合金提高了5%。随着硬质合金含量的增加，硬质合金矫顽磁力及硬度略增大，WC平均晶粒度下降。当硬质合金含量为0.1%时，硬质合金矫顽磁力比无添加硬质合金增加了1kA/m，HRA硬本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含ZrO2(3Y)的细晶WC‑6Co硬质合金的制备原料包括：费氏粒度2.5μm、含碳量6.13%的WC粉末，费氏粒度1.0μm的CO粉末，含3%Y2O3稳定剂的ZrO2（3Y）粉末及CeO2粉末。
【技术特征摘要】
1.一种含ZrO2(3Y)的细晶WC-6Co硬质合金的制备原料包括：费氏粒度2.5μm、含碳量6.13%的WC粉末，费氏粒度1.0μm的CO粉末，含3%Y2O3稳定剂的ZrO2（3Y）粉末及CeO2粉末。2.根据权利要求1所述的含ZrO2(3Y)的细晶WC-6Co硬质合金，其特征是含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为无水乙醇，球料比为7：1，球磨时间为48h，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℃，随后加入成形剂进行制粒，将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，压制压力为150MPa，将制好的压坯放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为70min。3.根据权利要求1所述的含ZrO2(3Y)的细晶WC-6Co硬质合金，其特征是含ZrO2(3Y)及CeO2的细晶WC-6Co硬质合金的检测步骤为：密度采用阿基米德排水法测定，硬度采用洛氏硬度机测量，抗弯强度采用万能材料试验机测定，矫顽磁力采用矫顽磁力机测定，磁性钴含量采用钴磁测量仪测定，金相组织采用JSM360扫描电子显微镜观察。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰飞，
申请(专利权)人：刘冰飞，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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