含片状碳化钨颗粒的物料及其制法和使用其制合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种含片状碳化钨颗粒的物料，其中片状碳化钨的重量含量为70～97％，其中物料中化合碳的重量∶钨元素的重量在6∶94～6∶90之间，粘结相材料的重量含量为3-30％，余量为不可避免的杂质。当使用铜靶Ka射线进行X射线衍射分析，片状碳化钨的(001)晶面和(101)晶面的峰强分别表示为hWC(001)和hWC(101)时，所述片状碳化钨满足hWC(001)/hWC(101)≥0.65。本发明专利技术还涉及制备含片状碳化钨颗粒的物料，和含片状碳化钨颗粒的物料的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬质合金，特别是涉及一种含片状碳化钨(WC)颗粒的物料及其制法。本专利技术还涉及使用该物料制备合金的方法。
技术介绍
硬质合金具有高弹性模量、高硬度、优异的热稳定性、高温抗氧化性和耐蚀性，在机加工、采矿等行业中具有广泛地应用。通常，可以通过改变硬质合金中碳化钨(WC)的粒度、钴(Co)含量和其它碳化物的添加量来改变硬质合金的硬度（即耐磨性）以及强度和韧性（即抗断裂性能），从而使硬质合金广泛用于各种场合。但是存在一个矛盾的问题：如果提高了耐磨性，则会降低抗断裂性能，相反若提高了抗断裂性能，则耐磨性又会下降。由于WC晶粒的(001)晶面比其他晶面具有更高的硬度，而(100)晶面具有更高的弹性模量，因此在相同粘接相含量和同等合金粒度的条件下，片晶合金具有更高的硬度和更好的抗裂纹扩展能力，表现出更好的硬度和韧性组合。由此可通过使硬质合金中具有较多的片状WC晶粒来使硬质合金得到强化增韧。中国专利公开CN101117673A“含(大块)板状碳化钨晶粒的硬质合金的制备方法”公开了一种以板状WC单晶为晶种，WC和Co为原料，采用高能球磨并热压烧结制备硬质合金的方法。硬质合金中WC晶粒较粗并且为板状晶与常规晶粒组成的混晶结构。由于晶粒较为粗大，对硬质合金的强化不利。中国专利公开CN1068067C“含片晶碳化钨的硬质合金及其制备方法”公开了首先制备出含Co3W3C、Co6W6C等的片晶WC形成粉末，再采用该片晶WC形成粉末、碳源化合物为原料制备合金。在这种方法中，由于在合金制备时原料中含有如Co3W3C，Co6W6C等脱碳相，因此若要在合金中得到理想的WC和Co两相合金，必须在原料中添加较多的游离碳进行调碳。这些游离碳不但会影响原料的压制性能，而且提高了在所制备的硬质合金产品中的孔隙度，因而而影响硬质合金产品的性能。在中国专利公开CN1990888A、中国专利CN201010583277.3等公开的方法中均具有相同的问题。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种含片状碳化钨颗粒的物料和其制法。该物料中片状碳化钨颗粒的(001)晶面发育较好，并且碳化钨颗粒的含量较高，游离碳含量低，片状碳化钨颗粒的粒度可控。此外，本专利技术还涉及使用该含片状碳化钨颗粒的物料制备合金的方法。根据本专利技术的第一方面，提出了一种含片状碳化钨颗粒的物料，其中片状碳化钨的重量含量为70~97％，粘结相材料的重量含量为3~30％，余量为不可避免的杂质，其中物料中化合碳的重量∶钨元素的重量在6∶94~6∶90之间，当使用铜靶Ka射线进行X射线衍射分析，片状碳化钨的(001)晶面和(101)晶面的峰强分别表示为hWC(001)和hWC(101)时，所述片状碳化钨满足hWC(001)/hWC(101)≥0.65。碳化钨满足hWC(001)/hWC(101)≥0.65意味着片状碳化钨晶粒的(001)晶面发育较好，即在碳化钨晶粒中，高硬度的(001)晶面占的比例较大。此外片状碳化钨的重量含量为70~97％，含量较高，有助于使用该含有片状碳化钨颗粒的物料制备含片状碳化钨的合金。另外，物料中化合碳的重量∶钨元素的重量在6∶94~6∶90之间意味着在该含片状碳化钨颗粒的物料中，化合碳的存在形式绝大部分为碳化钨，杂相非常少，方便了该含片状碳化钨颗粒的物料在制备合金中的应用。在一个实施例中，粘结相材料选自铁、钴、镍中的至少一种。在另一个实施例中，含片状碳化钨颗粒的物料的Fsss粒度在1.0~3.0μm之间。根据本专利技术的第二方面，提出了一种制备上述的含片状碳化钨颗粒的物料的方法，包括：步骤一：将钨粉进行扁平处理；步骤二：将经步骤一处理后的钨粉与粘结相材料和碳源物质均匀混合得到原料粉末；步骤三：将在步骤二中得到原料粉末进行碳化，得到含片状碳化钨颗粒的物料。在根据本专利技术的制备含片状碳化钨颗粒的物料的方法中，对钨粉进行扁平处理可通过使钨颗粒受挤压而变为扁平状，例如通过将钨粉和硬质合金棒混合，然后滚磨处理，使得钨颗粒具有扁平面而实现。首先对钨粉进行扁平处理具有重要的意义，这是由于在混合制备原料粉末时，大部分的粘结相材料会附着在钨颗粒的扁平面上。在碳化时，在钨颗粒的扁平面上进行的渗碳反应比在钨颗粒的其它面上进行的概率大得多，因此钨颗粒的扁平面可成为生成片状碳化钨的(001)晶面的基体面。因此，对钨粉进行扁平处理能极大地促进片状碳化钨颗粒的生成，从而提高物料的品质。在一个实施例中，钨粉的Fsss粒度在1.0~4.0μm之间。粘结相材料选自铁、钴、镍中的至少一种。这些元素会使得钨与碳之间的反应更容易进行。碳源物质为石墨或碳黑中的至少一种。在步骤三中的碳化条件为：温度在700~1200℃之间，气氛为还原气氛或真空度低于20Pa。在一个实施例中，在原料粉末中，钨粉的重量∶粘结相材料的重量∶碳源物质的重量等于65~91∶3~30∶4~6。钨粉的重量含量、粘结相材料的重量含量以及碳源物质的重量含量使得所添加的碳能够全部或几乎能全部转化成碳化钨的形式而没有剩余，或剩余很少甚至可以忽略，这方便了所制备的物料的使用。根据本专利技术的第三方面，提供了一种使用上述含片状碳化钨颗粒的物料制备的合金的方法，包括：第一步骤：将含片状碳化钨颗粒的物料活化处理；第二步骤：将在第一步骤中得到的活性物料进行烧结，得到合金。在活化过程中，物料会因吸水而增氧。通常，在烧结时氧会以一氧化碳的形式逸散而造成物料中的碳流失，因此必须根据需要预先调整物料中的碳含量。而在本专利技术的制备合金的方法中，所使用的物料中的绝大部分的碳的存在形式为碳化钨，因此在物料活化期间仅需要对碳含量进行微调。这样使得所使用的物料中的游离碳含量保持在低水平。物料中游离碳含量越低，越有利于减少所制备的合金的组织缺陷，例如渗碳、脱碳等，因此越有利于提高所制备的合金的致密度，降低合金的孔隙率，提高合金性能。在一个实施例中，在第二步骤中的烧结为液相烧结，气氛为惰性气氛或真空度低于20Pa。液相烧结会促使片状碳化钨沿(001)晶面方向择优生长，促进碳化钨的片晶化转变。液相烧结还会使合金最大程度地收缩，使得合金的晶粒得到较好地生长。在一个实施例中，在所制备的合金中，碳化钨晶粒的形貌为长方形。长方形的碳化钨的长与宽之比的最大值不小于3。长方形的碳化<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含片状碳化钨颗粒的物料，其中片状碳化钨颗粒的重量含量为70~97％，粘结相材料的重量含量为3~30％，余量为不可避免的杂质，其中物料中化合碳的重量∶钨元素的重量在6∶94~6∶90之间，当使用铜靶Ka射线进行X射线衍射分析，片状碳化钨的(001)晶面和(101)晶面的峰强分别表示为hWC(001)和hWC(101)时，所述片状碳化钨满足hWC(001)/hWC(101)≥0.65。

【技术特征摘要】
1.一种含片状碳化钨颗粒的物料，其中片状碳化钨颗粒的重量
含量为70~97％，粘结相材料的重量含量为3~30％，余量为不可避免
的杂质，其中物料中化合碳的重量∶钨元素的重量在6∶94~6∶90之
间，
当使用铜靶Ka射线进行X射线衍射分析，片状碳化钨的(001)
晶面和(101)晶面的峰强分别表示为hWC(001)和hWC(101)时，所述片
状碳化钨满足hWC(001)/hWC(101)≥0.65。
2.根据权利要求1所述的含片状碳化钨颗粒的物料，其特征在
于，所述粘结相材料选自铁、钴、镍中的至少一种。
3.一种制备根据权利要求1或2所述的含片状碳化钨颗粒的物
料的方法，包括：
步骤一：将钨粉进行扁平处理；
步骤二：将经步骤一处理后的钨粉与粘结相材料和碳源物质均匀
混合得到原料粉末；
步骤三：将在步骤二中得到原料粉末进行碳化，得到含片状碳化
钨颗粒的物料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述原料粉末
中，所述钨粉的重量∶粘结相材料的重量∶碳源物质的重量等于
65~91∶3~30∶4~6。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述粘结相
材料选自铁、钴、镍中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志坚，尹超，金鹏，袁红梅，张忠健，徐涛，邓涛，
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：