纳米硬质合金的制备方法技术

本申请提供一种纳米硬质合金的制备方法，包括如下步骤：提供球磨机，向所述球磨机中加入粉末状的碳化钨、粉末状的钴、成核抑制剂、无水乙醇、分散剂以及石蜡，分散剂溶于无水乙醇后加入球磨机中，分散剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油

【技术实现步骤摘要】
纳米硬质合金的制备方法


[0001]本申请涉及材料化工领域，尤其涉及一种纳米硬质合金的制备方法。

技术介绍

[0002]硬质合金是工业生产中不可或缺的一环，因其具有较高的硬度和耐磨损性能，并且其耐热和耐腐蚀的性能比较好。但是硬质合金属于脆性材料，硬度高的同时其横向断裂韧性性能达不到较高的要求。另外其中纳米硬质合金因为具有较高的强度和硬度，被广泛应用于现代科技的各个领域，例如精密模具及特种刀具，具有较大的应用前景。
[0003]然而，超细以及纳米级别硬质合金在烧结过程中会发生碳化钨的异常长大，这对合金刀具的性能(例如硬度以及耐磨性能)具有较大的负面影响。例如，在硬质合金生产过程中，由于粉料中各组分分布不均匀，尤其是钴的不均匀，会在烧结致密化的初始阶段造成碳化钨晶粒的快速长大，并随着烧结地进行造成不均匀的组织结构，进而对钨合金的物理性能造成负面影响。如何解决上述问题是本领域技术人员需要考虑的。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种可获得烧结后的纳米硬质合金具有良好性能的制备方法，包括如下步骤：
[0005]步骤S1：提供球磨机，向所述球磨机中加入粉末状的碳化钨、粉末状的钴、成核抑制剂、无水乙醇、分散剂以及石蜡，所述分散剂溶于所述无水乙醇后加入球磨机中，其中，所述石蜡包括石蜡，所述分散剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油
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6月桂酸脂以及硬脂酸，持续球磨获得第一纳米硬质合金混料；
[0006]步骤S2：对所述第一纳米硬质合金混料进行干燥以去除无水乙醇，获得第二纳米硬质合金混料；
[0007]步骤S3：将所述第二纳米硬质合金混料置于一模具中，对所述第二纳米硬质合金混料进行脱蜡以去除石蜡及分散剂；及
[0008]步骤S4：对脱蜡后的所述第二纳米硬质合金进行烧结获得纳米硬质合金。
[0009]进一步的，在球磨过程中加入包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油
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6月桂酸脂以及硬脂酸的分散剂以及石蜡，可以有效降低粉末表面活性，增强混料中各颗粒之间的润湿性，有效防止粉末团聚，使得在球磨过程中粉末和石蜡混合均匀，提高了球磨过程中的研磨效率，提高球磨后粉末的分散性能，使干燥后的第二纳米硬质合金混料具有较高的松装密度及较快的霍尔流速，进而使第二纳米硬质合金混料在模具中具有较高地填充密度及较低的孔隙数，由此烧结获得的纳米硬质合金具有较好的机械性能，在保证高强度的同时也不会使得韧性过低，综合提高横向断裂韧性。
[0010]于一实施例中，步骤S1包括：
[0011]步骤S11：向所述球磨机中加入所述成核抑制剂、所述石蜡以及部分所述无水乙醇，保持所述球磨机处于球磨状态使石蜡分散均匀；
[0012]步骤S12：将包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油
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6月桂酸脂以及硬脂酸的分散剂溶于另一部分无水乙醇后，连同粉末状的碳化钨、粉末状的钴以及剩余无水乙醇加入球磨机中，持续球磨获得第一纳米硬质合金混料。
[0013]进一步的，由于熔融态石蜡加入球磨机后会因冷却而快速凝固，需先加入石蜡并保持球磨机处于球磨状态，使石蜡被充分分散，同时，将用于协助碳化钨及钴粉末的成核抑制剂放入使其与石蜡混合均匀；随后在加入主要成分碳化钨及钴，使碳化钨及钴可被已经球磨均匀的石蜡充分包裹，避免因石蜡分散不均而引起的碳化钨及钴的团聚。分散剂需溶于无水乙醇后加入球磨机中，以提升其分散效果。
[0014]于一实施例中，所述碳化钨为88份至92份，所述的钴为8至10份，所述成核抑制剂为0.5至1.5份，所述无水乙醇为25至30份，所述石蜡为1至2份，所述分散剂为1至2份。
[0015]进一步的，本申请的纳米硬质合金的制备方法中，以碳化钨为骨架，以钴为粘接剂，一方面加入了成核抑制剂抑制碳化钨晶粒的生长，另一方面加入含有脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油
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6月桂酸脂以及硬脂酸的分散剂，降低粉末状的碳化钨和钴等粉末状材料的表面活性，降低粉末状的碳化钨和钴等粉末状材料发生团聚的概率，进而降低因团聚而造成的晶粒异常长大，同时还可提升材料分布均匀性，在制备纳米硬质合金过程中，在保证高强度的同时也不会使得韧性过低，综合提高纳米硬质合金的横向断裂韧性。
[0016]于一实施例中，脂肪醇聚氧乙烯醚的质量占所述分散剂总质量的百分比范围为20％至40％。
[0017]于一实施例中，聚甘油
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6月桂酸脂的质量占所述分散剂总质量的百分比范围为30％至50％。
[0018]于一实施例中，硬脂酸的质量占所述分散剂总质量的百分比范围为15％至50％。
[0019]于一实施例中，所述碳化钨的比表面积范围为2.4至3.2m2/g，所述钴的粒度范围为0.7至0.9μm。
[0020]进一步的，采用比表面积过小的碳化钨粉末，在后续球磨混合工艺中需要的时间和转速就更高，并且在烧结过程中会发生晶粒的长大，使成品性能受到负面影响；采用比表面积过大的碳化钨粉末则会导致成本过大，不利于工业生产使用；而，本申请选取比表面积范围为2.4至3.2m2/g的碳化钨以及粒度范围为0.7至0.9μm的钴，可以兼具合理的原料成本及较好的合金性能，通过相应的烧结工艺制得平均粒径小于0.2μm的纳米硬质合金材料。
[0021]于一实施例中，所述成核抑制剂包括碳化钒及碳化铬，其中，碳化钒与碳化铬的质量比范围为0.8至1.25。
[0022]于一实施例中，所述球磨机持续球磨的研磨时间范围为70至120小时，对所述第一纳米硬质合金混料进行干燥以去除无水乙醇，的干燥温度范围为70至80℃；所述对所述第二纳米硬质合金混料进行脱蜡的温度范围为220至320℃。
[0023]于一实施例中，所述第二纳米硬质合金混料的松装密度大于3.2g/cm3，所述第二纳米硬质合金混料的霍尔流速快于或等于26s/50g。
[0024]相较于现有技术，本申请的纳米硬质合金的制备方法，以碳化钨为骨架，以钴为粘接剂，一方面加入了成核抑制剂抑制碳化钨晶粒的生长，另一方面加入含有脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油
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6月桂酸脂以及硬脂酸的分散剂，降低粉末状的碳化钨和钴等粉末状材料的表面活性，降低粉末状的碳化钨和钴等粉末状材料发生团聚的概率，进而降低因团聚而造
成的晶粒异常长大，同时还可提升材料分布均匀性，在制备纳米硬质合金过程中，在保证高强度的同时也不会使得韧性过低，综合提高纳米硬质合金的横向断裂韧性。
附图说明
[0025]图1为本申请实施例1的纳米硬质合金的制备方法制备的合金组织的扫描电镜示意图。
[0026]图2为本申请实施例2的纳米硬质合金的制备方法制备的合金组织的扫描电镜示意图。
[0027]图3为本申请实施例3的纳米硬质合金的制备方法制备的合金组织的扫描电镜示意图。
[0028]图4为本申请对比例的纳米硬质合金的制备方法制备的合金组织的扫描电镜示意图。
[0029]图5为本申请实施例的纳米硬质合金的制备方法中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米硬质合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供球磨机，向所述球磨机中加入粉末状的碳化钨、粉末状的钴、成核抑制剂、无水乙醇、分散剂以及石蜡，所述分散剂溶于所述无水乙醇后加入球磨机中，其中，所述分散剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油
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6月桂酸脂以及硬脂酸，持续球磨获得第一纳米硬质合金混料；步骤S2：对所述第一纳米硬质合金混料进行干燥以去除无水乙醇，获得第二纳米硬质合金混料；步骤S3：将所述第二纳米硬质合金混料置于一模具中，对所述第二纳米硬质合金混料进行脱蜡以去除石蜡及分散剂；及步骤S4：对脱蜡后的所述第二纳米硬质合金进行烧结获得纳米硬质合金。2.如权利要求1所述的纳米硬质合金的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：步骤S11：向所述球磨机中加入所述成核抑制剂、所述石蜡以及部分所述无水乙醇，保持所述球磨机处于球磨状态使石蜡分散均匀；步骤S12：将包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚甘油
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6月桂酸脂以及硬脂酸的分散剂溶于另一部分无水乙醇后，连同粉末状的碳化钨、粉末状的钴以及剩余无水乙醇加入球磨机中，持续球磨获得第一纳米硬质合金混料。3.如权利要求1所述的纳米硬质合金的制备方法，其特征在于，所述碳化钨为88份至92份，所述的钴为8至10份，所述成核抑制剂为0.5至1.5份，所述无水乙醇为25至30份，所述石...

【专利技术属性】
技术研发人员：项凤鸣，成磊，边伟，鲍亚楠，
申请(专利权)人：晋城市光机电产业协调服务中心晋城市光机电产业研究院，
类型：发明
国别省市：