一种纳米WC-Co硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米WC

【技术实现步骤摘要】
一种纳米WC
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Co硬质合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于硬质合金制备
，尤其涉及一种纳米WC
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Co硬质合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]纳米硬质合金是在Gurland的硬质合金强度与钴相平均自由程关系模型的基础上发展起来的。减小WC的晶粒尺寸，将增大碳化物的比表面积，而以分布高度均匀的超细钴作粘结相，可以得到强度、硬度和韧性均好的合金。尤其当WC的晶粒尺寸减小到纳米级时，其各项性能指标将得到进一步的提高，从而成为解决硬质合金材料强度、韧性和硬度间矛盾的一种重要方法，纳米结构合金具有均匀的显微结构，无异常长大的晶粒，且碳化物晶粒之间钴相均匀分布，从而使纳米结构硬质合金具有优异的抗裂性和耐磨性。
[0003]纳米硬质合金由于具有较好的综合性能，不仅硬度高、耐磨性好，而且具有很高的强度和韧性，其应用领域正在不断扩大，己广泛用于制造微型钻、精密工模具和难切削加工领域，纳米硬质合金的开发是硬质合金领域的一次重大技术革命，为机械制造、信息技术等相关行业的发展奠定了坚实的基础。研制纳米晶硬质合金，进一步提高其硬度并改善其韧性，是纳米材料力学性能走向实际应用的最佳突破口和着陆点。
[0004]浙江大学的专利号为CN98110950.0的专利“纳米碳化钨
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钴碳化钛碳化钒硬质合金的制造方法及设备”，介绍了一种使用WO3、CoO、TiO2、V2O5纳米粒子混合粉体，在C2H2气氛中直接碳化为WC
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Co
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>TiC
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VC纳米硬质合金粉体，这种制备方法存在设备要求高，工艺控制难，生产成本高，很难进行大规模工业化稳定生产，特别是抑制剂容易聚集，影响产品的稳定性。
[0005]中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的专利号为CN201810631967.8的专利“基于有机金属框架的晶粒抑制剂制备超细硬质合金的方法”介绍了将铬离子、钒离子与有机配体通过水热法生成含铬和钒的金属有机骨架材料，并将其与硬质合金均匀混合，形成硬质合金复合材料，之后进行球磨、造粒、压制成型、烧结等处理，获得细晶硬质合金。该方法生产成本较高，而且有机骨架材料在烧结过程中很难脱除，容易造成局部渗碳。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种纳米WC
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Co硬质合金及其制备方法，解决了纳米WC
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Co硬质合金制备过程中存在的抑制剂聚集问题，并使制备的硬质合金性能明显改善，材质的使用寿命有明显提高。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0008]一种纳米WC
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Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)称取纳米碳化钨、钴粉、抑制剂、成型剂，然后置于球磨机中，加入湿磨介质进行球磨；所述抑制剂为钒的有机盐、铬的有机盐、钽的有机盐中的一种或多种的组合；
[0010](2)球磨后，将所得料浆卸出，进行喷雾干燥，得混合料；
[0011](3)将所述混合料模压成型，得压坯；
[0012](4)将所述压坯放入压力炉中，进行压力烧结。
[0013]优选的，步骤(1)中，所述钒的有机盐包括草酸氧钒，所述铬的有机盐包括乙酸铬，所述钽的有机盐包括乙醇钽。
[0014]优选的，所述抑制剂由草酸氧钒、乙酸铬、乙醇钽按质量比(0.5～1)：(1.5～2.5)：(0.1～0.5)组成。该组合的抑制剂，有利于得到强度、韧性等强的纳米WC
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Co硬质合金。
[0015]优选的，步骤(1)中，所述抑制剂为可溶于湿磨介质的有机盐。本专利技术喷雾干燥前进行球磨，使固液两相均匀混合，而抑制剂溶于湿磨介质，可在料浆中均匀分布。
[0016]优选的，步骤(1)中，所述纳米碳化钨的BET小于0.15um，钴粉的Fsss粒度小于0.7um。本专利技术选用Fsss粒度小于0.7um超细钴粉，有利于钴粉与碳化钨均匀混合，减少合金可能存在的钴池；超细的钴粉与纳米抑制剂颗粒结合，可降低钴的液相温度，从而降低烧结温度，有利于获得性能优异的纳米硬质合金。
[0017]进一步优选的，所述纳米碳化钨的BET为0.06～0.14um，钴粉的Fsss粒度为0.2～0.6um。
[0018]优选的，步骤(1)中，按配比称取67～93重量份纳米碳化钨、3～20重量份钴粉、2～14重量份抑制剂、1～3重量份成型剂。
[0019]优选的，步骤(1)中，所述成型剂包括聚乙二醇、石蜡、油酸中的一种或多种；所述湿磨介质为酒精；
[0020]所述湿磨介质的加入量与各原料总量的体积质量比为400～600ml/kg，球磨时的球料比为(4～8)：1，球磨的时间为80～100小时。
[0021]优选的，步骤(2)中，所述喷雾干燥时，喷雾雾化压力为1.0～1.2MPa，喷雾出料口温度为90～100℃。使用上述喷雾干燥工艺，使雾化的微粒瞬间干燥，使草酸氧钒、乙酸铬、乙醇钽等可溶物析出过程中来不及长大，以纳米颗粒均匀吸附在WC和Co颗粒表面，均匀分布的纳米抑制剂能够极大地增强抑制效果，并降低烧结温度，从而利于获得粒度均匀的纳米硬质合金。
[0022]优选的，步骤(4)中，所述压力烧结的温度为1300～1410℃，保温时间为40～80min，压力为60～100bar。本专利技术在制备纳米硬质合金时，因其原料粒度极细，导致烧结过程中液相温度提前，而草酸氧钒等抑制剂最终以纳米粒度存在，进一步降低液相温度，因此将制备纳米硬质合金的烧结温度较传统硬度烧结温度低100～150℃，可有利于抑制晶粒长大。在烧结过程中，抑制剂添加物分解，最后以钒、铬、钽的碳化物参与硬质合金的抑制作用。
[0023]作为一个总的专利技术构思，本专利技术提供了一种纳米WC
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Co硬质合金，所述纳米WC
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Co硬质合金采用上述制备方法制备得到；
[0024]优选的，所述纳米WC
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Co硬质合金包括以下重量百分比的组分：WC：80～93.5％；Co：6～18％；碳化物0.3～2％；所述碳化钨为钒的碳化物、铬的碳化物、钽的碳化物中的一种或多种；
[0025]所述纳米WC
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Co硬质合金的HV硬度为1800～2500，抗弯强度为4500～6000N/mm2，断裂韧性KIC为9.0～13，平均晶粒度为0.10～0.30um。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027](1)本专利技术使用钒、铬、钽等的可溶性金属有机盐作为抑制剂，较传统直接添加钒、铬、钽等的金属碳化物作为抑制剂，具有更好的抑制效果，操作简单，成本低，适合大规模化生产。
[0028](2)本专利技术使用钒、铬、钽等可溶性金属有机盐作为抑制剂，使所得纳米WC
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Co硬质合金中抑制剂能够均匀分布，解决了抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米WC
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Co硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取纳米碳化钨、钴粉、抑制剂、成型剂，然后置于球磨机中，加入湿磨介质进行球磨；所述抑制剂为钒的有机盐、铬的有机盐、钽的有机盐中的一种或多种的组合；(2)球磨后，将所得料浆卸出，进行喷雾干燥，得混合料；(3)将所述混合料模压成型，得压坯；(4)将所述压坯放入压力炉中，进行压力烧结。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钒的有机盐包括草酸氧钒，所述铬的有机盐包括乙酸铬，所述钽的有机盐包括乙醇钽。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述抑制剂由草酸氧钒、乙酸铬、乙醇钽按质量比(0.5～1)：(1.5～2.5)：(0.1～0.5)组成。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述抑制剂为可溶于湿磨介质的有机盐。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纳米碳化钨的BET小于0.15um，钴粉的Fsss粒度小于0.7um。6.根据权利要求1～5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，按配比称取67～93重量份纳米碳化钨、3～20重量份钴粉、2～14重量份抑制剂、1～3重量份成型剂。7.根据权利要求1～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军文，徐涛，曾瑞霖，尹超，
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：