[发明专利]含ThO2钴基粘结相超细硬质合金粉末及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及金属合金领域，尤其涉及含ThO₂钴基粘结相超细硬质合金粉末及其制备方法和用途。

背景技术

我国是硬质合金生产大国，却不是硬质合金生产强国。与发达国家水平相比，我国的硬质合金产品质量较差，大部分产品性能偏低，仍属于低技术含量和低附加值的初级产品，使用寿命较短。

超细硬质合金具有优异的综合性能，是当今国内外硬质合金研究和开发的重要方向。制备超细硬质合金必须采用高质量的超细硬质合金粉末，但我国在此方面的研究和应用较为落后。超细硬质合金烧结后易产生钴池，并增加了硬质相晶粒聚集长大的趋势，从而导致超细硬质合金成品质量较差、使用寿命较低。另外，以纯钴粉作粘结相，粘结相中不含弥散强化相质点，也难以保证超细硬质合金成品的强度。因此，要制取超细硬质合金粉末必须寻求新的配方和工艺。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了新配方的含ThO₂钴基粘结相超细硬质合金粉末及其制备方法和用途，生产工艺简单，成本低廉，适合于常规生产，该超细硬质合金粉末用于制备超细硬质合金可降低烧结后易产生钴池和晶粒聚集长大的趋势，并且提高超细硬质合金的耐磨性、硬度、抗弯强度和断裂韧性。

本发明一方面提供了一种含ThO₂钴基粘结相超细硬质合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)含ThO₂钴基粘结相超细粉末的制备：将草酸钴或碳酸钴与ThO₂粉末配制成Co-1wt％ThO₂成分，放入搅拌球磨机球磨30小时，将球磨后的粉末放入氢气还原炉中还原，还原温度为480℃，氢气流量为4m³/min，还原时间为90分钟，使粉末还原制得超细Co-1wt％ThO₂粉末；

(2)超细硬质合金粉末的制备：将制备出的超细Co-1wt％ThO₂粉末与硬质相碳化钨WC粉末和其它碳化物粉末配制成WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC或WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-15wt％TiC-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC，与球磨介质己烷400ml/kg，分散剂0.3wt％油酸，成形剂2wt％石蜡一起，放入搅拌球磨机，球磨时间为15～30小时，搅拌速度为：250～350rpm，形成搅拌球磨料浆，其中所述碳化物粉末选自碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC、碳化钒VC和碳化铬Cr₃C₂粉末；

(3)后处理：将搅拌球磨料浆进行粉末与溶液过滤分离后，过滤后的粉末在90℃的真空烘箱内干燥1.5小时，制成含ThO₂钴基粘结相超细硬质合金粉末。

本发明中所述Co-1wt％ThO₂是指由Co和ThO₂混合制成，其中ThO₂所占重量分数为1％，Co元素的含量为除了ThO₂之外的余量。WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC或WC-10wt％(Co-1wt％ThO₂)-15wt％TiC-2wt％TaC-2wt％NbC-1wt％Cr₃C₂-1wt％VC的理解同此，其中WC的含量为除了所述Co-1wt％ThO₂粘结相和碳化物之外的余量。

其中，ThO₂的加入是起到弥散强化的作用，即可以对合金受外力作用变形时粘结相中的错位运动起钉扎作用，以及阻碍微裂纹的传播。这些作用有利于提高合金的强度和硬度。碳化物的加入能够提高晶粒抗扩散和抗氧化的能力，此外，还能增强抗塑性变形的能力，抑制晶粒长大从而细化晶粒。晶粒细化后可提高合金的硬度和耐磨性，按本发明提供的组分含量与钴配合作用可进一步提高抗弯强度。