[发明专利]一种强化硬质合金粘结相的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质合金性能改进，尤其是超粗晶硬质合金性能改进方法，特别涉及一种硬质合金粘结相性能改进方法。

背景技术

硬质合金是用粉末冶金方法生产的，由难熔金属化合物(WC、TiC、TaC、NbC等)和粘结金属(Co、Ni、Fe等)组成的，具有硬质相+粘结相组织结构特征的，具有最佳强度、硬度与韧性匹配性的工程复合材料，合金中固溶体粘结相简称粘结相，合金中硬质相的平均晶粒度简称合金晶粒度。与粘结相质量分数相当的晶粒度＜5.0μm的合金相比，合金晶粒度≥5.0μm的超粗晶硬质合金具有较高的热导率、较高的断裂韧性、较高的抗热冲击与抗热疲劳性能，主要用于极端工况条件下软岩的连续开采(如采煤、地铁与隧道建设)与现代化公路、桥梁的连续作业(如挖路、铺路)，对韧性与抗热疲劳、抗热冲击性能要求较高的冲压模、冷镦模、轧辊等。超粗晶硬质合金中粘结相的平均自由程(粘结相薄层的平均厚度)较大，与传统晶粒度的硬质合金相比，粘结相的硬度与耐磨性会严重影响超粗晶合金的耐磨性与使用寿命，因此必须强化超粗晶硬质合金中的粘结相，以改善超粗晶硬质合金的综合性能。

关于硬质合金的热处理与深冷处理已有专利报道(郭智兴，熊计，陈建中，等.一种具有近等轴WC晶粒的硬质合金的制备方法.CN101397615，2009-04-01。郭智兴，熊计，陈建中，等.一种Ni粘结WC基硬质合金的制备方法.CN101397614，2009-04-01。胡明.一种双金属锯带及硬质合金超低温处理工艺.CN1401796，2003-03-12)。目前关于硬质合金烧结后续处理的报道主要是单一的热处理或单一的深冷处理。本发明者的前期研究结果表明，热处理与深冷处理工艺参数直接影响硬质合金的强化效果；对烧结后硬质合金依次进行包括超固相线淬火热处理、液氮深冷处理以及中温回火处理的集成后续处理，合金的综合性能改善效果最佳；对纯WC-Co或纯WC-Co-Ni硬质合金进行上述集成后续处理，不会在合金粘结相中形成弥散相强化效应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效强化硬质合金粘结相的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的强化硬质合金粘结相的方法，通过在WC-Co或WC-Co-Ni硬质合金混合料制备过程中联合添加占合金中Co或Co+Ni质量分数分别为3wt％～5wt％的Cr₃C₂与0.3wt％～0.5wt％的Ln(稀土)，同时对烧结态合金进行包括超固相线淬火热处理、液氮深冷处理以及中温回火处理在内的集成后续处理，以实现对WC-Co或WC-Co-Ni硬质合金中钴基或钴镍基固溶体粘结相强化的目的。合金中Ln以Ln-Co预合金粉末形式或以氧化物形式添加，以氧化物形式添加时添加量以氧化物计。超固相线淬火热处理是指将烧结态合金在真空或H₂气氛中，加热至1360℃～1400℃，即加热至介于合金液相烧结温度与合金液相出现温度(共晶温度)之间的温度，保温40min～50min后进行淬火。液氮深冷处理是指将淬火态合金在-180℃～-190℃的液氮中保温8h～14h。中温回火是指将深冷处理态合金在真空或H₂或N₂气氛中，加热至400℃～450℃，保温5h～10h。合金粘结相强化是指通过Cr₃C₂与Ln的联合加入与烧结态合金的上述集成后续处理，在合金粘结相中形成平均粒径约3nm的弥散相，通过弥散强化效应提高合金粘结性的弹性模量与硬度，从而达到改善硬质合金，尤其是合金晶粒度≥5μm超粗晶硬质合金综合性能的目的。