一种硬质合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硬质合金的制备方法，属于硬质合金的生产技术领域。通过烧结制备WC

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金的制备方法


[0001]本专利技术属于硬质合金的生产
，尤其涉及一种硬质合金的制备方法。

技术介绍

[0002]用于金属切割的硬质合金已经历了近70年的发展历程，该领域最大的专利技术之一是成分为TiC、TiN、Al
‑
O的薄涂层，这类涂层可以大幅提高刀具的金属去除率。硬质合金涂层制造技术的发展经历了从最初的高温化学气相沉积(HT
‑
CVD)到低沉积温度(MT
‑
CVD)以及物理气相沉积(PVD)等历程。涂层的厚度和附着力改善的同时，其基体的成分也在不断改变。以前这些基体通常构成了刀具的一个有效部分，然而，今天基体材料的主要功能是承载涂层，而涂层是有效的切削材料。带涂层的基体，通常是以可拆卸刀片的形式被安装在刀具上，一旦涂层被磨损，可以容易被更换。
[0003]硬质合金基体材料的发展经历了从使用复合聚晶金刚石、碳化物、氮化物，到向使用WC
‑
Co硬质合金基体的发展历程。对烧结硬质合金过程中WC晶粒的要求也越来越高。一般将晶粒尺寸小于1.3um的硬质合金定义为细晶硬质合金，晶粒尺寸小于0.5um的定义为超细晶硬质合金，晶粒尺寸小于0.2um的定义为纳米硬质合金。超细晶WC
‑
Co硬质合金被开发并被用于复合印刷电路上钻孔或类似应用，此类硬质合金需要特殊加工方法来完成；但目前传统制备工艺存在流程长、能耗大、缺陷累积、产品质量稳定性较差等缺点。

技术实现思路

[0004]为了攻克服上述现有技术中存在的难题，本专利技术提供了一种硬质合金的制备方法，其烧结后的平均WC晶粒尺寸在0.4um
‑
1.6um范围内，从而使WC
‑
Co硬质合金的性能得到改进。所述方法包括如下步骤：
[0005]①
WC粉末原料的提供：使用圆形颗粒且平均晶粒尺寸为0.5～1.5um的WC粉末原料，此类超细粉体往往有聚集现象，使用时会大大影响粉体的效果，所述WC粉末原料需要已去团聚或易于去团聚。
[0006]②
Co粉末原料的提供：使用圆形颗粒且窄粒度分布的Co粉末原料，所述Co粉末原料已去团聚的或易于去团聚，所述Co粉末的平均粒径小等于WC粉的平均粒径，且小等于晶粒生长抑制剂粉末的平均粒径。
[0007]③
混合压实：将步骤
①
获得的WC粉末原料和步骤
②
获得的Co粉末原料以及晶粒生长抑制剂混合均匀并压实，以形成一个压实体。
[0008]④
烧结：将步骤
③
获得的压实体烧结，得到硬质合金样品。
[0009]步骤
①
所述的WC粉末原料通过还原或渗碳方式生产，所述的WC粉末原料的原始WC平均晶粒尺寸为0.5
‑
1.5um。步骤
②
所述的Co粉末的平均粒径为0.5
‑
1.0um。步骤
②
所述的晶粒生长抑制剂为Cr3C2或为VC+Cr3C2。步骤
③
所述的混合方式为采用碾磨机进行研磨，研磨时间为3
‑
4h；步骤
③
所述的粉末的压实压力为110
‑
115MPa。步骤
④
所述的烧结温度为1300
‑
1400℃，保温时间5
‑
10min。
[0010]一种以上所述方法制备的WC
‑
Co基硬质合金，其烧结后的WC平均晶粒尺寸范围为0.4
‑
1.6um。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0012]本专利技术涉及一种通过烧结制备WC
‑
Co基硬质合金的方法，其烧结后的平均WC晶粒尺寸在0.4
‑
1.6um范围内，性能得到改进。在不改变传统细晶硬质合金生产工艺的情况下，使合金组织中WC颗粒细且均匀，用本专利技术生产出的合金平均晶粒度可达到0.4
‑
1.6um，能有效提高合金的抗弯强度和硬度。
具体实施方式
[0013]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不以任何方式限制本专利技术。采用费氏粒度测定仪(由丹东华宇仪器有限公司提供，型号WLP
‑
216)按照标准《GB/T3249
‑
2022金属及其化合物粉末费氏粒度的测定方法》进行样品的粒度检测。在CMT5105万能试验机上按照标准《GB/T232
‑
2010金属材料弯曲试验方法》测试硬质合金三点抗弯强度，加载速率为4mm/min；采用Durascan全自动维氏硬度计测按照标准《GB/T4340.1
‑
1999金属维氏硬度第1部分：试验方法》试硬质合金硬度，加载力为3kg，保压时间为10s～15s。
[0014]实施例1
[0015]一种硬质合金的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0016]①
WC粉末的提供：使用圆形颗粒且窄粒度分布的WC粉末，所述WC粉末原料已去团聚或易于去团聚。所述的WC粉末原料通过还原或渗碳方式生产，所述的WC粉末原料的原始WC平均晶粒尺寸(FSSS)为0.7um。
[0017]②
Co粉末的提供：使用圆形颗粒且窄粒度分布的Co粉末原料，所述Co粉末原料已去团聚的或易于去团聚，所述Co粉末的平均粒径小等于WC粉的平均粒径，且小等于晶粒生长抑制剂粉末的平均粒径；晶粒生长抑制剂作为粘结剂的一部分加入到Co粉末中并随之一起合金化，提供与至少一种晶粒生长抑制剂合金化后的圆形Co粉末。所述的Co粉末的平均粒径为0.65um。所述的晶粒生长抑制剂为Cr3C2。
[0018]③
混合压实：将步骤
①
获得的WC粉末和步骤
②
获得的Co粉末以及晶粒生长抑制剂按表1所示的质量百分比进行配料；将上述原料混合均匀，混合方式采用碾磨机进行研磨，研磨时间为3h；然后以110MPa的压力压实，形成一个压实体。
[0019]④
烧结：将步骤
③
获得的压实体烧结，所述的烧结温度为1400℃，保温时间10min，得到硬质合金样品。
[0020]表1原料配比方案
[0021][0022]对比例1
[0023]采用现有技术，以表2所示的实验方案进行硬质合金样品的制备。
[0024]表2现有技术实验方案
[0025][0026]采用与实施例1相同的工艺方法，仅将粉末的压实压力调整为145MPa，将研磨时间调整为30小时，其余条件相同，对实施例1和对比例1的样品同一批次进行烧结，烧结状态相同。经检测，上述样品的硬度均为1600+25HV3。
[0027]将实施例1和对比例1分别烧结完成后制成的(5.5
×
6.5
×
21mm)样品进行三点弯曲试验，得到结果平均值，现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
①
WC粉末原料的提供：使用圆形颗粒且平均晶粒尺寸为0.5
‑
1.5um的WC粉末原料，所述WC粉末原料已去团聚或易于去团聚；
②
Co粉末原料的提供：使用圆形颗粒且窄粒度分布的Co粉末原料，所述Co粉末原料已去团聚的或易于去团聚，所述Co粉末的平均粒径小等于WC粉的平均粒径，且小等于晶粒生长抑制剂粉末的平均粒径；晶粒生长抑制剂作为粘结剂的一部分加入到Co粉末中并随之一起合金化，提供与至少一种晶粒生长抑制剂合金化后的圆形Co粉末；
③
混合压实：将步骤
①
获得的WC粉末原料和步骤
②
获得的Co粉末原料以及晶粒生长抑制剂混合均匀并压实，以形成一个压实体；
④
烧结：将步骤
③
获得的压实体烧结，得到硬质合金样品。2.根据权利要求1所述一种硬质合金的制备方法，其特征在于：步骤
①
所述的WC粉末原料通过还原或渗碳方式生产，所述的WC粉末原料的原始WC平均晶粒尺寸为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩然，罗许，曾泽瑶，肖强，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：