[发明专利]一种碳化钨/钴系多孔材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔材料的制备方法，特别是涉及一种粉末冶金的碳化钨/钴系多孔材料的制备方法。

背景技术

多孔材料由于兼有优异的物理力学性能，在航空航天、化工医药、能源及冶金等众多工业领域中拥有巨大的应用潜力。普通的多孔材料包括铁基、铜基、青铜基、镍基、钛基及不锈钢基等，这些金属多孔材料在化工、石油等行业得到广泛应用，特别是对于液体、气体的过滤效果显著，但其最大缺点是耐腐蚀性能相对较差，且不耐高温，而且制备过程中需要添加造孔剂，难于控制孔隙的数量及尺寸。

硬质合金作为特殊的金属材料具备耐腐蚀、耐高温的特性，被广泛用作刀具、刃具，在矿山、石油钻探、机械制造等领域已得到广泛应用。孙明君提出了一种制备硬质合金多孔材料的方法，该方法先制取所需的硬质合金颗粒，然后将这些硬质合金颗粒进行适当处理和固结(孙明君，硬质合金多孔材料的制备，稀有金属与硬质合金，2007，25(2)：14-17)。但这种方法所制备的多孔硬质合金工艺较为复杂，需要添加造孔剂，孔隙不均匀，孔道不可控制、孔壁不光滑，而且所采用的原料为WC粉与钴粉，导致生产成本明显提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够制造出具有贯通孔多、孔道可控制、孔壁光滑特点的碳化钨/钴系多孔材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明是提供的碳化钨/钴系多孔材料的制备方法，先按照一定的配比称取原料粉末，将备料混合均匀，然后干燥粉末，干燥后的粉末通过氢气还原，获得碳化钨/钴复合粉，复合粉然后进行造粒，造粒后的复合粉通过模压成型工艺压制成具有一定形状的生坯，将生坯经过脱脂后放入高温低压烧结炉中进行烧结，随炉冷却后得到所需要的碳化钨/钴系多孔材料，具体步骤如下：

第一步：配料、混合并干燥

按照合金成分比例，选取氧化钨粉、氧化钴粉、碳粉进行配料，混合均匀，然后干燥混合料；

第二步：氢气还原

将球磨并干燥后的混合料在氢气炉中还原处理，获得碳化钨/钴复合粉，还原温度为800～1100℃，还原时间为3～10小时；

第三步：造粒

氢气还原后的复合粉中掺入汽油石蜡溶液并造粒，造粒后的复合粉干燥处理；

第四步：压坯

将上述步骤得到的造粒复合粉在室温下模压成型坯料，压制压力为200～400MPa；

第五步：脱脂

将第四步所得坯料在氢气炉中脱脂，脱脂温度为350～420℃；

第六步：高温低压烧结

高温低压烧结在真空低压烧结炉中进行，高温阶段的烧结温度为1300～1500℃，烧结压力为1～5MPa，烧结时间为1～6h。

上述第一步中所述的混合采用球磨法，球磨的转速为150～650转/分钟，球磨介质为酒精或丙酮。

采用上述技术方案的碳化钨/钴系多孔材料的制备方法，与现有技术相比，本发明在不改变传统的粉末冶金烧结制备多孔材料设备的基础上，通过采用氧化钨粉、氧化钴粉及碳粉为原料，不掺入造孔剂，直接通过原料球磨混合、氢气还原、压坯脱脂、高温低压烧结等工艺，制备出具有贯通孔多、孔道可控制、孔壁光滑等优点的碳化钨/钴系粉末冶金多孔材料。所制备的多孔材料的孔隙度达到40％以上。用该工艺制备的碳化钨/钴系多孔材料可用于制造过滤、分离、导流、限流等原件，具有耐腐蚀耐高温特点。

具体实施方式

根据本发明的特点，实施例采用属于不同成分的碳化钨/钴系合金进行测试。结合本发明的方法提供以下实施例：

实施例1：

称取氧化钨粉、氧化钴粉及碳粉，按照实验合金成份为WC-10Co进行配料。混合料在球磨机上以350转/分钟进行球磨，球磨介质采用酒精进行湿混，球磨后的混合料干燥处理；干燥后的粉末在1100℃氢气还原3h；还原后所得到的WC-10Co复合粉掺入汽油石蜡溶液进行造粒，并干燥；然后把造粒后的复合粉在300MPa的压力下模压成压坯。压坯在氢气炉中于380℃脱脂处理。脱脂后压坯在高温低压烧结炉中烧结，烧结温度为1400℃烧结3h，烧结压力为5MPa。所制备的d25mm×3mm的WC-10Co多孔材料的孔隙度为45％，平均孔径为1.9um。

实施例2：