一种含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金制造技术

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，研制了一种含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC‑Co基硬质合金。采用锥柱型A、蘑菇头型B、礼帽型C的硬质合金刀头为原料，稀土元素的添加能够提升硬质合金的力学性能。其对硬质合金力学性能的提升主要体现在稀土元素能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，防止硬质合金内部的元素产生烧蚀。所制得的硬质合金试样的主要成分均为WC和Co，说明稀土元素的添加能够防止烧结过程中化学元素的烧蚀。所制得的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC‑Co基硬质合金，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基硬质合金提供一种新的生产工艺。

A WC-Co-based Cemented Carbide Containing Co+Ni, TiC+TaC

In order to improve the hardness and wear resistance of WC_Co cemented carbide, a WC_Co-based cemented carbide containing Co+Ni, TiC+TaC was developed. The mechanical properties of cemented carbide can be improved by adding rare earth elements, using cone-column A, mushroom head B and hat C as raw materials. The improvement of mechanical properties of cemented carbide is mainly reflected in the fact that rare earth elements can inhibit the growth of cemented carbide grains during sintering and prevent the elements inside cemented carbide from ablating. The main components of the cemented carbide samples are WC and Co, which indicates that the addition of rare earth elements can prevent the chemical elements from ablating during sintering. The hardness, densification degree and flexural strength of WC_Co-based cemented carbides containing Co+Ni, TiC+TaC have been greatly improved. The invention can provide a new production process for preparing high-performance WC Co-based cemented carbide.

【技术实现步骤摘要】
一种含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金。
技术介绍
硬质合金是一种由硬质相(WC、TiC、TaC、VC和Cr，C：等)和粘结相(Co、Ni和Fe)采用粉末冶金工艺生产的具有高硬度和高耐磨性材料。它综合了碳化物相的高硬度、好的耐磨性和金属粘结相足够的力学性能和抗热震性能，在矿山、机械加工等方面得到广泛应用，因此被称为工业牙齿。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。TiC浅灰色，立方晶系，不溶于水，具有很高的化学稳定性，与盐酸、硫酸几乎不起化学反应，但能够溶解于王水，硝酸，以及氢氟酸中，还溶于碱性氧化物的溶液中。TiC是具有金属光泽的铁灰色晶体，属于NaCl型面心立方结构，晶格常数为0.4329nm，空间群为Fm3m，在晶格位置上碳原子与钛原子是等价的，TiC原子间以很强的共价键结合，具有类似金属的若干特性，如高的熔点、沸点和硬度，硬度仅次于金刚石，有良好的导热和导电性，在温度极低时甚至表现出超导性。因此，TiC被广泛用于制造金属陶瓷，耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器件，用其制备的复相材料在机械加工、冶金矿产、航天和聚变堆等领域有着广泛的应用。
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Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的制备原料包括：锥柱型A、蘑菇头型B、礼帽型C的硬质合金刀头。含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的制备步骤为：将原料硬质合计刀头按实验设计方案称重、切割、打磨，切割设备为电火花线切割机，打磨设备为砂轮。将加工好的硬质合金刀头试样进行酸洗，洗去表面的油污及杂质。将制得的硬质合金进行真空干燥，干燥时间为60min，干燥温度为50℃。随后将其放入真空烧结中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的检测步骤为：化学元素成分分析采用X射线能谱仪，硬度测量采用洛氏硬度测量仪。所述的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金，稀土元素的添加能够提升硬质合金的力学性能。其对硬质合金力学性能的提升主要体现在稀土元素能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，防止硬质合金内部的元素产生烧蚀。所制得的硬质合金试样的主要成分均为WC和Co，说明稀土元素的添加能够防止烧结过程中化学元素的烧蚀。所述的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金，稀土元素的添加能够提升硬质合金的硬度、耐磨性、抗弯强度的力学性能。碳化物的添加对硬质合金力学性能的提升比Ni元素对硬质合金力学性能的提升要大。所述的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金，添加稀土元素制得的硬质合金的力学性能远高于采用常规方法制得的硬质合金。这不仅归功于稀土元素对硬质合金晶粒异常长大的抑制，还体现在稀土元素本身就具有极高的硬度及耐磨性，添加到硬质合金中也起着提高硬质合金力学性能的作用。两者的综合作用使合金材料的硬度得到明显提高。本专利技术的有益效果是：采用锥柱型A、蘑菇头型B、礼帽型C的硬质合金刀头为原料，经过称重、切割、打磨、酸洗、干燥、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金。其中，稀土元素的添加能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的异常长大，同时所添加的碳化物本身就具有极高的硬度及耐磨性，这两个因素是硬质合金力学性能提升的关键。所制得的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金，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基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Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的制备原料包括：锥柱型A、蘑菇头型B、礼帽型C的硬质合金刀头。含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的制备步骤为：将原料硬质合计刀头按实验设计方案称重、切割、打磨，切割设备为电火花线切割机，打磨设备为砂轮。将加工好的硬质合金刀头试样进行酸洗，洗去表面的油污及杂质。将制得的硬质合金进行真空干燥，干燥时间为60min，干燥温度为50℃。随后将其放入真空烧结中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的检测步骤为：化学元素成分分析采用X射线能谱仪，硬度测量采用洛氏硬度测量仪。实施案例2：TiC和TaC的质量分数在1.78%～2.65%范围内，其中TiC的质量分数小于0.99%，TaC的最小质量分数不低于0.79%，TaC/TiC的质量比不低于2；Co和Ni的质量分数在7.5%～8.3%范围内，Ni质量分数约占0.81%左右，Co的质量分数不低于6.5%，Ni的含量均远远低于Co含量。实施案例3：WC具有高硬度、高耐磨性，Co具有很好的韧性且对WC具有很好的润湿性能，但对于WC-Co基硬质合金材料，高韧性和高硬度很难同时并存。合理控制硬质合金中的WC和Co含量对制备同时具备高硬度和高韧性特性的硬质合金材料至关重要。Co可以显著增加硬质合金的韧性，但随着Co含量的增加，硬质合金的硬度也会随之降低。硬质合金中Co的含量通常控制在较低水平，以保证其具有足够高的硬度和耐磨性能。实施案例4：在硬质合金材料中，Ni与Co发挥着同样的作用，Ni相对于粘结剂Co可以提供更好的韧性，但同时也进一步降低了合金材料的硬度和耐磨性能。TaC、TiC广泛应用于硬质合金用来提高其力学性能，适量的TaC可以提高硬质合金高温时的硬度、强度及抗氧化性能，少量细晶粒TiC可以细化硬质合金的显微组织，提高其硬度和抗氧化性能，但同时会降低合金的断裂韧度，故其含量应该控制在较低水平。在TiC和TaC总含量不变时，相对降低TiC含量，硬质合金的抗弯强度和韧性会有所增加，而硬度基本保持不变。因此，当TaC、TiC添加至硬质合金材料中时，TiC的含量通常远低于TaC的含量。实施案例5：TiC及TaC对WC晶粒长大具有抑制使用，导致合金粒度减小，WC晶粒分布更均匀，硬度提高。复式碳化物的添加虽然降低了硬质合金的横向断裂强度和相对密度，但显著提高了合金的硬度。此外，即使在950℃，TiC也能提高硬质合金的抗氧化性能。TiC和TaC对硬度的增强作用显著超过了Co和Ni的削弱影响，TiC和TaC加上Co和Ni的综合作用提高了硬质合金的硬度。实施案例6：Co和Ni的含量过高时会对硬质合金硬度产生抑制，造成硬质合金硬度的降低。Ni的质量分数过高时，由于Ni对硬质合金韧性的增强作用和对硬度的削弱作用大于Co，所以也会造成硬质合金硬度的降低。随着WC含量的增加，陶瓷颗粒的添加量降低，硬质合金的硬度依次增加，但TiC和TaC含量波动较小，因此其硬度的增强主要归因于增加WC含量和降低Co和Ni含量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC‑Co基硬质合金的制备原料包括：锥柱型A、蘑菇头型B、礼帽型C的硬质合金刀头。

【技术特征摘要】
1.一种含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的制备原料包括：锥柱型A、蘑菇头型B、礼帽型C的硬质合金刀头。2.根据权利要求1所述的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金，其特征是含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的制备步骤为：将原料硬质合计刀头按实验设计方案称重、切割、打磨，切割设备为电火花线切割机，打磨设备为砂轮，将加工好的硬质合金刀头试样进行酸洗，洗去表面的油污及杂质，将制得的硬质合金进行真空干燥，干燥时间为60min，干燥温度为50℃，随后将其放入真空烧结中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。3.根据权利要求1所述的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金，其特征是含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质合金的检测步骤为：化学元素成分分析采用X射线能谱仪，硬度测量采用洛氏硬度测量仪。4.根据权利要求1所述的含Co＋Ni，TiC＋TaC的WC-Co基硬质...

【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