为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，研发了一种选择性电溶法再生的硬质合金WC粉末。采用直径＜8mm的废旧超细硬质合金整体刀具为原料，选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末，再生WC粉末能够促进烧结过程中板状WC晶粒的形成，使制得的硬质合金具有均匀的内部结构及物相组成，从而使硬质合金的力学性能得到提高。所制得的选择性电溶法再生的WC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硬质合金提供一种新的生产工艺。
A Cemented Carbide WC Powder Regenerated by Selective Electrolysis
In order to improve the hardness and wear resistance of cemented carbide, a selective electrolysis regenerated cemented carbide WC powder was developed. The WC cemented carbide powder regenerated by selective electrolysis with the scrap superfine cemented carbide monolithic tool with diameter less than 8mm can promote the formation of plate-like WC grains in sintering process, and make the cemented carbide have uniform internal structure and phase composition, thus improving the mechanical properties of the cemented carbide. The hardness, densification degree and flexural strength of WC cemented carbide regenerated by selective electrolysis method have been greatly improved. The invention can provide a new production process for preparing high performance WC cemented carbide.
【技术实现步骤摘要】
一种选择性电溶法再生的硬质合金WC粉末所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末。
技术介绍
随着航空航天、汽车、微电子以及医疗等工业的快速发展，产品零件对材料的性能要求越来越高，出现了许多高强度、高硬度的新材料，如高温合金、陶瓷和硬质合金。硬质合金由脆性的硬质相和韧性的粘结相组成，其是一种具有高硬度、高强度、高韧性的工具材料，在切削刀具和轴承等摩擦磨损较严重的场合应用较多。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。硬质合金的主要成分钨是极为重要的战略资源。然而，随着钨矿持续开采和用钨量的不断增加，全球钨资源储量已越来越少。回收再生废钨资源已成为弥补原钨不足及保持钨业可持续发展的重要途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末的制备原料包括：直径＜8mm的废旧超细硬质合金整体刀具。选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末的制备步骤为：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，球磨机转速为70r/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℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末模压成形，随后放入压力烧结炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温时间为90min。选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末的检测步骤为：微观组织采用JEOLJSM–6490LV扫描电镜和EDAXGenesisXM4Neptune能谱分析仪分析，物相分析采用RigaukD/Max2500X射线衍射仪。所述的选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末，Ti，Ta和V元素的添加可在硬质合金表面形成一层固溶层，该固溶层性质稳定，结构均匀，具有良好的力学性能。所述的选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末，再生WC粉末能够促进烧结过程中板状WC晶粒的形成，使制得的硬质合金具有均匀的内部结构及物相组成，从而使硬质合金的力学性能得到提高。本专利技术的有益效果是：采用直径＜8mm的废旧超细硬质合金整体刀具为原料，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选择性电溶法再生的WC硬质合金。其中，再生WC粉末晶粒细小，尺寸均匀，能够促进烧结过程中板状WC晶粒的形成，并在硬质合金表面形成一层固溶层，提升硬质合金的力学性能。所制得的选择性电溶法再生的WC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：选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末的制备原料包括：直径＜7mm的废旧超细硬质合金整体刀具。选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末的制备步骤为：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，球磨机转速为80r/min，球料比为7:2，球磨时间为23h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为45min，干燥温度为35℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末模压成形，随后放入压力烧结炉中进行烧结，烧结温度为1400℃，保温时间为85min。选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末的检测步骤为：微观组织采用JEOLJSM–6490LV扫描电镜和EDAXGenesisXM4Neptune能谱分析仪分析，物相分析采用RigaukD/Max2500X射线衍射仪。实施案例2：烧结出炉后，合金烧结体表面颜色出现异常，全部呈现粉红色。烧结过程中存在Ti，Ta和V的同步迁移富集现象，合金烧结体表面存在S，K和Ca等杂质富集现象。Ti，V和Ta含量分别高达33.81%，1.29%和5.60%；烧结体表面Ti，Ta和V元素以WTiC2相的形式存在，Ta和V以替代固溶体形式存在于WTiC2晶格中；WC-10Co合金烧结体表面WC与WTiC2这2种物相的质量分数之比为66.6%/33.4%；WC-10Co-0.06La2O3合金烧结体表面WC与WTiC2的质量分数之比为54.1%/45.9%。Ti与TaC/VC联合添加时，应该以(Ti,W,Ta)C固溶体，即稳定化合物的形式添加，否则会影响TaC/VC添加剂在硬质合金中功能的发挥。实施案例3：C1和C2合金中均存在细小的Co3W3C脱碳相。当硬质合金出现脱碳时，稀土无论是以金属态形式添加，还是以氧化态形式添加，在与Cr和V的交互作用下，稀土容易在合金烧结体表面产生富集。WC-Co合金中VC和Cr3C2的添加会导致合金中Co基粘结相固溶度的增加，从而导致合金正常两相区对应的相对磁饱和值向低值方向偏移。C1和C2合金的相对磁饱和值分别为48.4%和55.2%，明显低于含VC和Cr3C2的WC-Co合金两相区对应的最低相对磁饱和值。C1合金中脱碳相的数量明显高于C2合金中脱碳相的数量。C1合金中脱碳相的衍射峰强明显高于C2合金中脱碳相的衍射峰强度。在脱碳条件下，相对磁饱和与脱碳相数量具有较好的负相关性，即相对磁饱和越低，合金中脱碳相的体积分数越高。由于C1合金中脱碳相的数量高于C2合金，所以C1合金的硬度、密度和矫顽磁力均相对较高。由于脱碳相的存在，2种合金的抗弯强度都明显偏低，在用再生WC原料制备WC-Co合金时，应增加配碳量。实施案例4：C1和C2合金中均存在一定数量的、不均匀分布的粗大板状WC晶粒，其中C1合金中板状WC晶粒的数量相对较多。此外，在C2合金中观察到含Ti富集相的存在，在含Ti富集相中同时检测到N，C，Cr，V，W和Co等元素。空气中氮气的体积分数高达78%，由于N与Ti之间具有很强的亲和力，极易形成化合物，因此在Ti富集微区中存在一定数量的N属于正常现象。值得补充的是，在能量为0.392eV位置同样存在N的Kα峰。实施案例5：再生超细WC粉的总碳含量高达5.30%，但合金依然出现严重的脱碳现象，显然这一现象与以非稳定化合物形式存在的Ti密切相关。碳化物形成元素都具有一个未填满的d电子层，d层电子缺位越多，形成碳化物的能力越强，形成的碳化物越稳定；合金元素形成碳化物的能力由强至弱排序为：Ti，Zr，V，Ta，Nb，W，Mo，Cr，Mn和Fe。由于Ti具有很强的碳化物形成能力，在硬质合金的烧结过程中，容易导致缺碳环境的形成。在缺碳环境下，WC与Co反应形成Co3W3C脱碳相。根据合金烧结体表面WTiC2富集相的相对数量，可以推断，合金中微量稀土La的存在可促进Ti的表面迁移。随着存在于合金内部、具有强夺碳能力的Ti含量减少，所需参与脱碳反应的WC数量降低，因此C2合金中脱碳相的含量相对较少。实施案例6：板状晶的形成，实际上是一种WC晶粒的各向异性生长。(Ti,W)xC偏析膜仅在WC(0001)晶面形成，这种偏析膜的显著各向异性特性容易导致WC晶粒生长出现明显的各向异性与板状WC晶粒的形成。合金中的微量稀土La促进Ti的表面迁移很可能与La的界面偏析能力关系更强。与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种选择性电溶法再生的硬质合金WC粉末的制备原料包括：直径＜8mm的废旧超细硬质合金整体刀具。
【技术特征摘要】
1.一种选择性电溶法再生的硬质合金WC粉末的制备原料包括：直径＜8mm的废旧超细硬质合金整体刀具。2.根据权利要求1所述的选择性电溶法再生的WC硬质合金粉末，其特征是选择性电溶法再生的WC粉末的制备步骤为：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，球磨机转速为70r/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℃，随后加入成形剂进行制粒，将制好的粉末模压成形，随后放入压力烧结炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温时间为90min。3.根据权利要求1所述的选择性电溶法再生的WC硬质合金...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡松华，
申请(专利权)人：胡松华，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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