一种网状结构硬质合金的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及硬质合金技术领域，提供了一种网状结构硬质合金的制备方法和应用。本发明专利技术采用“真空热固化+柔性混料+低压烧结”新技术路线，保证团粒料、基体料、成型剂及其它添加组分混合均匀，保证网状结构硬质合金中团粒球形结构的完整性和团粒在基体中分布的均匀性，以及金相组织中无A、B类孔隙缺陷，从而保证网状结构硬质合金的综合力学性能明显优于传统硬质合金。本发明专利技术通过调控硬质合金团粒料和基体料的成分、WC晶粒度和团粒/基体比例等因素，可设计性地定制出满足各种技术条件需求的网状结构硬质合金。本发明专利技术的网状结构硬质合金应用于地矿工具、模具等产品中，能够显著提升地矿工具、模具产品在复杂和苛刻工况下的使用寿命。

Preparation and application of a kind of network structure cemented carbide

【技术实现步骤摘要】
一种网状结构硬质合金的制备方法和应用
本专利技术涉及硬质合金
，特别涉及一种网状结构硬质合金的制备方法和应用。
技术介绍
地矿、模具用硬质合金的钴含量一般为6wt.％～15wt.％，WC晶粒一般为中、粗晶粒。提高钴含量可以提高硬质合金的强度与韧性，但硬度与耐磨性不足；降低钴含量提高了硬质合金的硬度与耐磨性，但强度与韧性又不足，这一矛盾使传统硬质合金很难满足地矿、模具产品在复杂和苛刻工况下的使用需求，大大缩短地矿、模具产品的服役寿命。为了解决这一难题，提高硬质合金工具的综合力学性能与服役寿命，特殊结构的硬质合金成为主要的发展方向。网状结构硬质合金是一种新型结构硬质合金，其组织包含两种组织结构，即团粒与基体。团粒贡献硬度与耐磨性，而基体贡献强度与韧性，团粒与基体均匀复合在一起使网状结构硬质合金具备优异的综合力学性能，能够满足地矿、模具产品在复杂和苛刻工况下的使用需求。使用传统粉末冶金技术无法制备出团粒球形结构完整、团粒和基体均匀分散和A、B类孔隙满足要求的网状结构硬质合金。现有网状结构硬质合金制备技术尚不成熟，很难进行规模化生产和广泛应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种网状结构硬质合金的制备方法和应用。本专利技术提供的制备方法硬质合金喷雾料为团粒料，通过“真空热固化+柔性混料+低压烧结”的新技术路线，保证网状结构硬质合金中团粒球形结构的完整性和团粒在基体中分布的均匀性，所得网状结构硬质合金的金相组织中无A、B类孔隙缺陷，网状结构硬质合金的综合力学性能明显优于传统硬质合金。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种网状结构硬质合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将硬质合金喷雾料依次进行脱蜡和真空热固化，得到硬质合金团粒料；(2)将所述硬质合金团粒料、硬质合金基体料、石蜡和酒精进行柔性混合，然后依次进行干燥和造粒，得到待压制混合料；(3)将所述待压制混合料依次进行模压成型和低压烧结，得到网状结构硬质合金。优选的，所述真空热固化的温度为850～1200℃，保温时间为1～4h。优选的，所述硬质合金基体料为混合料浆或WC-Co喷雾干燥料。优选的，所述石蜡的质量为硬质合金团粒料和硬质合金基体料总重量的2～4.5wt.％；所述酒精的加入量以使硬质合金团粒料、硬质合金基体料、石蜡和酒精混合所得混合料的液固比为75～120mL/kg计。优选的，所述硬质合金团粒料的体积为硬质合金团粒料和硬质合金基体料总体积的50～95％。优选的，所述柔性混料的温度为60～76℃，混料时间为2～8h，搅拌转速为30～55rpm；所述柔性混料无研磨体加入。优选的，所述硬质合金喷雾料中包括以下质量百分含量的组分：Co4wt.％～10wt.％，余量的WC；所述硬质合金喷雾料中WC的晶粒度为1.0μm～4.0μm；所述硬质合金基体料包括以下质量百分含量的组分：Co6wt.％～15wt.％，余量的WC，所述硬质合金基体料中WC的晶粒度为1.5μm～6.5μm。优选的，所述硬质合金喷雾料中还包括TaC；所述硬质合金喷雾料中TaC的质量百分含量为0.3wt.％～1.0wt.％。优选的，所述低压烧结烧结温度为1400℃～1460℃，烧结压力4MPa～8MPa。本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备得到的网状结构硬质合金。本专利技术还提供了上述方案所述网状结构硬质合金在地矿工具、模具产品中的应用。有益效果：(1)本专利技术提供的方法采用“真空热固化+柔性混料+低压烧结”新技术路线，保证团粒料、基体料、成型剂及其它添加组分充分混合均匀，保证网状结构硬质合金中的团粒的球形结构的完整性和团粒在基体中分布的均匀性，所得网状结构硬质合金的金相组织中无A、B类孔隙缺陷，网状结构硬质合金的综合力学性能明显优于团粒料和基体料对应的传统硬质合金的综合力学性能。(2)本专利技术通过调控硬质合金团粒料和基体料的成分、WC晶粒度和团粒/基体比例等因素，可以设计性地定制出满足各种技术条件需求的网状结构硬质合金。(3)本专利技术提供的网状结构硬质合金兼具团粒的高硬度和基体的高强度，将其应用于地矿工具、模具等产品中，能够显著提升地矿工具、模具产品在复杂和苛刻工况下的使用寿命。实施例结果表明，本专利技术制备的网状结构硬质合金金相组织为A02B00C00，硬度为86.5～92HRA，强度为2800～3500MPa。附图说明图1为实施例2所得团粒料的形貌图，标尺为1mm；图2为实施例2所得团粒料的形貌图，标尺为100μm；图3为实施例2所得团粒料的形貌图，标尺为50μm；图4为实施例2所得待压制混合料的形貌图，标尺为500μm；图5为实施例2所得待压制混合料的形貌图，标尺为100μm；图6为实施例2所得待压制混合料的形貌图，标尺为50μm；图7为实施例2所得网状结构硬质合金的显微组织结构图。具体实施方式本专利技术提供了一种网状结构硬质合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将硬质合金喷雾料依次进行脱蜡和真空热固化，得到硬质合金团粒料；(2)将硬质合金团粒料、硬质合金基体料、石蜡和酒精进行柔性混料，然后依次进行干燥和造粒，得到待压制混合料；(3)将所述待压制混合料依次进行模压成型和低压烧结，得到网状结构硬质合金。本专利技术将硬质合金喷雾料依次进行脱蜡和真空热固化，得到硬质合金团粒料。在本专利技术中，所述硬质合金喷雾料优选包括以下质量百分含量的组分：Co4wt.％～10wt.％，余量的WC；更优选包括Co5wt.％～8wt.％，余量的WC；所述WC的晶粒度优选为1μm～4μm，更优选为2μm～3μm；在本专利技术中，所述硬质合金喷雾料中优选还包括TaC，所述硬质合金喷雾料中TaC的质量百分含量优选为0.3wt.％～1.0wt.％，更优选为0.5wt.％，即本专利技术的硬质合金喷雾料中可以包括TaC，也可以不包括TaC，在具体实施例中可以根据实际需求进行选择；本专利技术对所述硬质合金喷雾料的制备方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的球磨混料-喷雾干燥法进行制备即可。本专利技术以硬质合金喷雾料为原料，通过真空热固化制备得到具有一定强度的硬质合金团粒料，保证了网状结构硬质合金中团粒的球形结构的完整性。在本专利技术中，所述真空热固化的温度优选为850～1200℃，更优选为950～1050℃，所述热固化的保温时间优选为1～4h，更优选为2～3h；本专利技术对所述脱蜡的条件没有特殊要求，按照本领域技术人员方法进行脱蜡；在本专利技术的具体实施例中，优选将所述脱蜡和固化在脱蜡-烧结一体炉中进行。本专利技术通过真空热固化可以使原料粉末颗粒间产生烧结颈，从而使团粒具有一定强度，保证团粒保持完整的球形结构。得到硬质合金团粒料，本专利技术将硬质合金团粒料、硬质合金基体料、石蜡和酒精进行捏合混料，然后依次进行干燥和造粒，得到待压制混合料。在本专利技术中，所述硬质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网状结构硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将硬质合金喷雾料依次进行脱蜡和真空热固化，得到硬质合金团粒料；/n(2)将所述硬质合金团粒料、硬质合金基体料、石蜡和酒精进行柔性混合，然后依次进行干燥和造粒，得到待压制混合料；/n(3)将所述待压制混合料依次进行模压成型和低压烧结，得到网状结构硬质合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种网状结构硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硬质合金喷雾料依次进行脱蜡和真空热固化，得到硬质合金团粒料；
(2)将所述硬质合金团粒料、硬质合金基体料、石蜡和酒精进行柔性混合，然后依次进行干燥和造粒，得到待压制混合料；
(3)将所述待压制混合料依次进行模压成型和低压烧结，得到网状结构硬质合金。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空热固化的温度为850～1200℃，保温时间为1～4h。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硬质合金基体料为混合料浆或WC-Co喷雾干燥料。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石蜡的质量为硬质合金团粒料和硬质合金基体料总重量的2～4.5wt.％；
所述酒精的加入量以使硬质合金团粒料、硬质合金基体料、石蜡和酒精混合所得混合料的液固比为75～120mL/kg计；
所述硬质合金团粒料的体积为硬质合金团粒料和硬质合金基体料总体积的50～95％。


5.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐炜，郭永忠，杨树忠，陈玉柏，文小强，欧立明，
申请(专利权)人：赣州有色冶金研究所，江西江钨硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36