一种低温低压烧结WC-8Co硬质合金制造技术

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种低温低压烧结WC‑8Co硬质合金。采用WC粉末、Co粉末为原料，烧结温度对硬质合金的力学性能影响很大。过高的烧结温度会导致烧结过程转变为液相烧结，产生大量的液相迁移及界面，使硬质合金内部的物相分布不再均匀，造成硬质合金力学性能的降低。过低的烧结温度会导致烧结过程为固相烧结，产生大量的元素迁移，同样使硬质合金内部的物相分布不再均匀。当烧结温度未达到最佳烧结温度时，硬质合金的力学性能会随着烧结温度的升高而升高。所制得的低温低压烧结WC‑8Co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 Low Temperature and Low Pressure Sintered WC-8Co Cemented Carbide

In order to improve the hardness and wear resistance of WC_Co cemented carbide, a low temperature and low pressure sintered WC_8Co cemented carbide was prepared. Using WC powder and Co powder as raw materials, sintering temperature has a great influence on the mechanical properties of cemented carbide. Excessive sintering temperature will lead to the transformation of sintering process into liquid phase sintering, resulting in a large number of liquid phase migration and interface, so that the distribution of phase in cemented carbide is not uniform, resulting in the reduction of mechanical properties of cemented carbide. Low sintering temperature will lead to solid phase sintering, which will produce a large amount of element migration, and also make the phase distribution in cemented carbide not uniform. When the sintering temperature does not reach the optimum sintering temperature, the mechanical properties of cemented carbide will increase with the increase of sintering temperature. The hardness, densification degree and bending strength of WC_8Co cemented carbide sintered at low temperature and low pressure 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】
一种低温低压烧结WC-8Co硬质合金所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种低温低压烧结WC-8Co硬质合金。
技术介绍
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。WC-Co硬质合金具有较高强度、抗冲击性以及较好的耐磨性，因此在刀具、耐磨零件、冷成型工具等领域具有广泛应用，已成为现代社会不可缺少的重要材料。硬质合金属于脆性材料，硬度和强度即耐磨性和韧性之间的矛盾一直是困扰其发展的主要因素。尤其是随着各种精密仪器、模具、刀具及电子通信技术的飞速发展，对WC-Co硬质合金的性能要求越来越高。
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，设计了一种低温低压烧结WC-8Co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：低温低压烧结WC-8Co硬质合金的制备原料包括：WC粉末、Co粉末。低温低压烧结WC-8Co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，配好后倒入球磨机中进行湿磨，球磨介质为无水乙醇，研磨体为直径15mm的硬质合金球，球磨机转速为90r/min，球料比为6：1，球磨时间为24h。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SD橡胶作为成形剂进行制粒。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180MPa。将制好的压坯放入真空热压炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min，低压压力为1MPa，保压90min。低温低压烧结WC-8Co硬质合金的检测步骤为：密度采用JA2103万分之一天平测定，抗弯强度采用WE100拉伸机上用三点弯曲方法测定，硬度采用ARK600硬度计测定，微观结构采用XB型光学显微镜分析。所述的低温低压烧结WC-8Co硬质合金，烧结温度对硬质合金的力学性能影响很大。过高的烧结温度会导致烧结过程转变为液相烧结，产生大量的液相迁移及界面，使硬质合金内部的物相分布不再均匀，造成硬质合金力学性能的降低。过低的烧结温度会导致烧结过程为固相烧结，产生大量的元素迁移，同样使硬质合金内部的物相分布不再均匀，造成硬质合金力学性能的降低。当烧结温度未达到最佳烧结温度时，硬质合金的力学性能会随着烧结温度的升高而升高。所述的低温低压烧结WC-8Co硬质合金，具有最优力学性能的硬质合金，其内部应当有适当的液相流动，具有较大的物相接触面积，具有更高的原子扩散通量。当烧结温度为1180℃时，硬质合金内部兼具这些优异的特点，此时硬质合金的力学性能达到最佳。而在烧结过程中所施加的烧结压力则可以保证硬质合金具有更致密的内部结构。所述的低温低压烧结WC-8Co硬质合金，密度对硬质合金的性能有着直接影响。通常情况下，硬质合金的密度越高，其力学性能越好。制得的硬质合金，其密度、硬度和抗弯强度分别为23g/cm3、152HRA和2358MPa。力学性能高于常规WC-8Co硬质合金。本专利技术的有益效果是：采用WC粉末、Co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低温低压烧结WC-8Co硬质合金。其中，烧结温度对硬质合金的影响巨大。因为烧结温度决定了是否能够制备出具有均匀内部结构、致密化程度高的硬质合金，而硬质合金的力学性能与硬质合金的密度有着直接关系。合适的烧结温度是该工艺制得综合性能良好的硬质合金的关键。所制得的低温低压烧结WC-8Co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：低温低压烧结WC-8Co硬质合金的制备原料包括：将WC、Co原料粉末以实验设计方案准确称量并混合，混好后将粉料置于球磨机中进行球磨，研磨体为直径10mm的WC-8Co硬质合金球，球料质量比为3：1，研磨介质为300mL酒精，球磨速度为56r/min，球磨时间为48h。低温低压烧结WC-8Co硬质合金的制备步骤为：球磨后将浆料进行真空干燥，掺入SD橡胶成型剂，擦筛后进行压制成形工序，将所制得的粉料压成尺寸为6.5mm×5.25mm×20mm的样品。将压制的WC-8Co生坯平均分成5组。采用重力施压对前4组试样施加轴向压力5MPa，烧结温度分别为1240、1260、1280和1180℃，烧结时间为2h。第5组试样不施加压力，在1180℃烧结2h。烧结实验在KT-40V型真空热压炉里进行，整个烧结过程的真空度低于1Pa。低温低压烧结WC-8Co硬质合金的检测步骤为：采用JA2103万分之一天平测定烧结后试样的密度，并在WE-100B拉伸机上用三点弯曲方法测定试样的抗弯强度，用日本AkashiARK-600硬度计测定试样硬度。采用4XB型光学显微镜对试样进行微观结构分析，金相腐蚀采用等体积的20%氢氧化钠溶液和20%铁氰化钾溶液的混合液。实施案例2：烧结温度升高，硬质合金的孔隙明显减少。当烧结温度为1180℃时，试样组织里含有一些细小的灰白色Co相，孔隙消失，试样几乎达到全致密。由于硬质合金压坯粉末间的结合主要靠压制压力强制压迫而成，粉末间的屈服张力无法使多种金属粉末相互结合，因此压坯以多孔体的状态形式存在。烧结温度较低时，硬质合金的烧结方式为固相烧结，其烧结机制主要为物质的扩散。当烧结温度较低时，扩散量较小，迁移的原子难以填充硬质合金中的孔隙。升高烧结温度，可以明显提高扩散量。原子扩散量增大，有采于硬质合金的致密化。当烧结温度升高时，硬质合金的烧结方式由固相烧结转变为液相烧结。实施案例3：当烧结温度在1265℃左右时，硬质合金里开始出现Co液相，随着烧结温度的增高，Co液相增多，黏性降低，原子更易迁移到孔隙处，填充孔隙，从而使材料的孔隙率降低。WC-Co硬质合金在1180℃烧结时属于液相烧结。在烧结过程中，液相流动有采于孔隙的填充。因此，当烧结温度从1265℃提高到1180℃过程中，WC–8Co硬质合金由固相烧结转变为液相烧结，从而使硬质合金的孔隙率在很大程度上降低。实施案例4：硬质合金在压力下烧结可以较好地消除合金中的孔隙。当烧结过程中无烧结压力时，硬质合金中存在很多孔隙，而有烧结压力时，绝大部分孔隙消失。压力有采于提高液相Co的流动性，消除孔隙；在压力的作用下，两相之间接触面积增大，原子扩散量增大，同样有采于试样的致密化。实施案例5：当烧结温度为1265℃，硬质合金中WC晶粒很小。随着烧结温度升高，WC晶粒尺寸增大。当烧结温度为1280℃和1180℃时，硬质合金中少数WC晶粒发生异常长大。WC晶粒随温度升高而长大可以归结为：在固相烧结的过程中，由于扩散作用WC晶粒间的接触面积增大使晶粒长大。在液相产生后，WC在液态Co中溶解后重结晶，较大的晶粒继续长大。硬质合金在液相烧结过程中部分WC晶粒很容易出现异常长大，试样在1280℃和1180℃的温度下烧结为液相烧结。实施案例6：当烧结温度为1265℃时，硬质合金密度只有11.35g/cm3。在固相烧结过程中，压坯的烧结主要依靠不同组分颗粒之间的相互扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温低压烧结WC‑8Co硬质合金的制备原料包括：WC粉末、Co粉末。

【技术特征摘要】
1.一种低温低压烧结WC-8Co硬质合金的制备原料包括：WC粉末、Co粉末。2.根据权利要求1所述的低温低压烧结WC-8Co硬质合金，其特征是低温低压烧结WC-8Co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，配好后倒入球磨机中进行湿磨，球磨介质为无水乙醇，研磨体为直径15mm的硬质合金球，球磨机转速为90r/min，球料比为6：1，球磨时间为24h，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SD橡胶作为成形剂进行制粒，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180MPa，将制好的压坯放入真空热压炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min，低压压力为1MPa，保压90min。3.根据权利要求1所述的低温低压烧结WC-8Co硬质合金，其特征是低温低压烧结WC-8Co硬质合金的检测步骤为：密度采用JA2103万分之一天平测定，抗弯强度采用WE100拉伸机上用三点弯曲方法测定，硬度采用ARK600硬度计测定，微观结构采用XB型光学显微镜分析。4.根据权利要求1所述的低温低压烧结WC-8Co硬...

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