一种双晶硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双晶硬质合金，其包括粒度为1.6～2.0μm和5～10μm的碳化钨晶粒。以碳化钨晶粒的总重量为100％计，粒度为1.6～2.0μm的碳化钨晶粒的含量为60‑80wt％，余量为粒度为5～10μm的碳化钨晶粒。本发明专利技术双晶硬质合金的制备方法，包括如下步骤：S1.对粒度为10‑20μm的第一碳化钨粉末进行研磨处理，得到第一物料；S2.将第一物料、粒度为3‑7μm的第二碳化钨粉末和钴粉混合进行研磨处理，得到混合料；S3.将所述混合料制粒、压制、烧结，制得所述双晶硬质合金。本发明专利技术的双晶硬质合金能够满足机械加工、模具制造等方面的使用要求，解决了粗晶WC–Co硬质合金的高断裂韧性与高硬度难以同时存在的矛盾问题。

A kind of double crystal hard alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双晶硬质合金及其制备方法
本专利技术涉及一种双晶硬质合金及其制备方法，属于硬质合金

技术介绍
为了满足机械加工、模具制造等的使用方面的要求，解决粗晶WC–Co硬质合金的高断裂韧性与高硬度难以同时存在的矛盾，往往采用双晶硬质合金来解决这一矛盾，即通过粗颗粒WC保证合金的韧性，细颗粒WC保证合金的耐磨性来获得综合性能优异的粗晶WC–Co硬质合金。如中国申请专利―一种硬质合金材料的制备方法”(申请公布号CN102071347A，申请公布日2011年5月25日)公开了一种硬质合金材料的制造方法。包括如下步骤，(1)取如下重量百分比的原料物质，10-15微米颗粒的复合硬质相碳化钨粉10-20％、5-10微米颗粒的复合硬质相碳化钨粉20-30％、1.0-1.5微米颗粒的复合硬质相碳化钨粉20-30％、碳化铬粉1.5-2％、钴粉25-30％；(2)将所述原料物质按配比混合，研磨，压制成型，然后在1500-1600℃条件下保温30分钟，得所述硬质合金材料。本专利技术简单可靠，生产的硬质合金材料是一种同时具备耐磨又耐冲击且质量稳定的双晶耐腐蚀的硬质合金材料。该专利涉及到三种不同粒度的复合硬质相碳化钨粉末同时加入混合料中进行球磨。因粗颗粒WC粉末在球磨过程中更容易细化，最终造成合金中粗细WC晶粒比例难以控制，从而难以获得设计所需的双晶结构硬质合金。再如中国申请专利―一种双晶结构的硬质合金制备方法”(申请公告号CN102433484A，申请公布日2012年5月2日)公开了一种双晶结构的硬质合金制备方法，它涉及硬质合金材料
它的制备方法为：1、将粗颗粒与细颗粒碳化钨加入混合料中；2、预球磨：将钴粉与钛元素与细颗粒碳化钨装入球磨机中，加入分散剂，以酒精做为混合料介质；研磨用合金球装入球磨机中；钛元素以固溶体形式加入；3、二次装料球磨；4、将混合均匀的混合料干燥、造粒、合金刀片压制成型；5、将压坯在压力烧结炉内烧结，并加以压力进行烧结，得到碳化钨晶粒均匀分布组织结构。它能提高合金的断裂韧性，有助于提高合金的硬度，使用寿命高出传统材料0.5～1倍。该专利先将重量百分比为9～11％钴粉与重量百分比为4.56％钛元素与细颗粒碳化钨装入球磨机进行预磨。合金中粗细WC颗粒通过二次装料球磨控制碳化钨晶粒呈双晶结构。得到具有0.8～1.0μm与1.6～2.0μm碳化钨晶粒均匀分布组织结构，其中原料粗颗粒碳化钨(WC)平均粒度为：6～25μm，细颗粒碳化钨平均粒度为：1.0～1.4μm。WC原料制备过程中碳化过程由于是固相反应，当WC粗颗粒原料费氏粒度大于10μm以后，WC粉末原料中容易形成WC晶粒团聚和W2C相，因此在制备粗颗粒WC晶粒更粗的双晶硬质合金时，根据现有技术，采用先预磨细颗粒，然后添加粗颗粒的二次装料球磨方法制备的双晶结构硬质合金，其粗晶WC存在较多的缺陷，同时，由于团聚的原因，在合金中很容易产生WC晶粒的聚集，造成合金性能的降低。再如中国申请专利―一种双晶结构硬质合金基体的生产方法”(申请公布号CN104674039A，申请公布日2015年6月3日)公开了一种双晶结构硬质合金基体的生产方法，包括配料、球磨、制粒、压制成型、烧结等步骤，其配料步骤中所采用的WC由粗颗粒WC和细颗粒WC组成，其中粗颗粒WC：细颗粒WC重量百分比为17：3。采用本专利技术步骤制作的双晶结构硬质合金中碳化钨晶粒具有粗细两种级别，粗晶粒碳化钨均匀分布在细晶粒碳化钨中。粗晶粒碳化钨结晶完整，缺陷很少，而且很少邻接。而较高比例的粗晶粒碳化钨为基体材料提供了良好的抗崩刃性；细晶粒碳化钨为基体提供了良好的耐磨性。因此本专利技术选用的粗、细碳化钨比例，使基体材料具有较佳的综合性能，在钢材车削涂层刀片领域的应用。该专利中粗颗粒与细颗粒碳化钨同时加入混合料中进行球磨，且对粗细颗粒的比例进行了限制。由于细颗粒WC具有较高的表面能，在液相烧结过程中细颗粒溶解后，在粗颗粒WC晶粒上析出粗颗粒WC晶粒长大。因此，细颗粒比例较少的时候，容易被粗颗粒WC消耗掉，从而难以获得双晶结构硬质合金。如2016年8月聂洪波在中国钨业期刊第31卷第4期上发表的论文《超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法与机理及性能研究》公开了采用加入球磨活化的细WC粉的方法，成功制备了WC截线晶粒度大于6.5μm的超粗晶硬质合金。但该方法制备对粗颗粒WC：细颗粒WC的比例有严格的要求。采用相同的原理，中国申请专利―一种制造粗晶粒碳化钨硬质合金的方法”(申请公布号CN102912206A，申请公布日2013年2月6日)公开了一种制造粗晶粒碳化钨(WC)硬质合金的方法。选取高温还原、高温碳化工艺生产的费氏粒度为10-30μm、研磨态粒度大于6.0μm的粗晶WC为原料的基础上，先将配比中粗晶WC重量的5-15％进行充分研磨，以获得活性高的细晶WC，然后将配比中其余WC和Co粉加入球磨机中，调整湿磨工艺参数，使剩余的WC与Co在混合均匀的情况下，避免过度破碎WC晶粒，通过在烧结过程中活性高的细晶WC的溶解—析出现象，使产品收缩完全致密，同时合金中WC晶粒进一步长大，从而制备出晶粒度达4.0-8.0μm的高性能粗晶硬质合金的方法。该专利是制备一种均匀结构的粗晶粒WC-Co硬质合金，即预磨重量5-15％粗晶WC得到的活性高的细晶WC在烧结过程中被后加入的粗晶WC消耗掉了。采用了该方法，可以有效的获得较为均匀的粗晶硬质合金，即由粗晶WC破碎产生的细晶WC通过溶解—析出在其余粗晶WC上，又进一步增大了合金中WC的晶粒尺寸，同时细晶WC被消耗掉了。但其后续加入粗颗粒WC粉末中的WC晶粒团聚和W2C相无法消除，使用过程中对合金的使用性能产生不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种双晶硬质合金，其具有1.6～2.0μm与5～10μm碳化钨晶粒均匀分布组织结构。能够满足机械加工、模具制造等方面的使用要求，解决了粗晶WC–Co硬质合金的高断裂韧性与高硬度难以同时存在的矛盾问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种双晶硬质合金，其包括粒度为1.6～2.0μm的碳化钨晶粒和力度为5～10μm的碳化钨晶粒。本专利技术的双晶硬质合金中细颗粒可以提高合金的耐磨性，粗颗粒可以保证合金的断裂韧性不降低，且粗颗粒全为单晶WC，颗粒耐磨性好。根据本专利技术的优选实施方式，以碳化钨晶粒的总重量为100％计，粒度为1.6～2.0μm的碳化钨晶粒的含量为60-80wt％，优选65-75wt％，余量为粒度为5～10μm的碳化钨晶粒。根据本专利技术的优选实施方式，所述双晶硬质合金包括以下组分或由以下组分组成：8-16wt％的钴和余量的碳化钨。根据本专利技术的优选实施方式，所述双晶硬质合金中碳化钨的含量为84-92wt％，例如可以为85wt％、86wt％、87wt％、88wt％、89wt％、90wt％、91wt％以及它们之间的任意值。根据本专利技术的优选实施方式，所述双晶硬质合金中钴的含量为8-16wt％，例如可为9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双晶硬质合金，其包括粒度为1.6～2.0μm的碳化钨晶粒和粒度为5～10μm的碳化钨晶粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种双晶硬质合金，其包括粒度为1.6～2.0μm的碳化钨晶粒和粒度为5～10μm的碳化钨晶粒。


2.根据权利要求1所述的双晶硬质合金，其特征在于，以碳化钨晶粒的总重量为100％计，粒度为1.6～2.0μm的碳化钨晶粒的含量为60-80wt％，优选65-75wt％，余量为粒度为5～10μm的碳化钨晶粒。


3.根据权利要求1或2所述的双晶硬质合金，其特征在于，所述双晶硬质合金包括以下组分或由以下组分组成：8-16wt％的钴和余量的碳化钨。


4.权利要求1-3中任一项所述的双晶硬质合金的制备方法，包括如下步骤：
S1.对粒度为10-20μm的第一碳化钨粉末进行研磨处理，得到第一物料；
S2.将第一物料、粒度为3-7μm的第二碳化钨粉末和钴粉混合进行研磨处理，得到混合料；
S3.将所述混合料制粒、压制、烧结，制得所述双晶硬质合金。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以所述第一碳化钨粉末和第二碳化钨粉末的重量之和为100％计，第一碳化钨粉末的...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙坚战，陆必志，
申请(专利权)人：株洲硬质合金集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43