[发明专利]一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金材料制造技术领域，特别是涉及一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法。

背景技术

按照ISO4499-2《Hardmetals-Metallographic determination of microstructure-Part 2:Measurement of WC grain size》，WC晶粒度≥6.0μm的硬质合金被称为超粗晶硬质合金。超粗晶硬质合金具有优异的热传导性、抗热冲击性、抗热疲劳性和高的压缩变形功，是理想的矿用、工程和模具用材料，也是硬质合金的发展方向之一。

传统制备硬质合金的工艺是：以碳化钨粉和钴粉为主要原料，通过配料、球磨、干燥和制粒后形成混合料，然后以一定成形工艺制备成产品生坯，进而通过烧结工艺制备成硬质合金产品。由于显微结构的延续性，通常采用细粒度的碳化钨粉制备细WC晶粒硬质合金，采用粗粒度的碳化钨粉制备粗WC晶粒硬质合金。因此，现行生产超粗晶WC-Co硬质合金的方法主要是采用超粗碳化钨粉末和钴粉为原料，通过配料、球磨、干燥、制粒后，压制并烧结成为产品。但是超粗碳化钨粉末在球磨过程中会发生破碎，粒度大幅减小，烧结过程中WC晶粒不能长大为超粗晶WC粒，即便以粒度大于20μm的碳化钨粉为原料，制备的合金晶粒度也仅为3.0-6.0μm（摘自张立等人（张立,王元杰,余贤旺,王振波.WC粉末粒度与形貌对硬质合金中WC晶粒度、晶粒形貌与合金性能的影响.中国钨业.2008,23-26）和Gille G（Gille G,Szesny B,Dreyer K.Submicron and ultrafine grained hardmetals for microdrills and metal cutting inserts.Int J Refract Met Hard Mater,2002,20(1):3-22）报道）；如果过分提高烧结温度或者延长保温时间虽然可以使WC晶粒粗化，但又会导致WC晶粒分布变宽，使硬质合金性能下降；而降低球磨强度，虽然可以使混合料中碳化钨粉末保持较大粒径，但这样获得的混合料中缺乏足够的有活性的细粉，而保留下来的较大粒径碳化钨粉也没有足够的活性，不能够在后续烧结中制备成致密的硬质合金。因此很难以超粗碳化钨粉制备超粗晶硬质合金。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，是在原料中添加适量细碳化钨粉末，通过合适的球磨和烧结工艺，能够成功制备出晶粒度为6.0-14.0μm的超粗晶硬质合金，具有工艺简单，过程控制简便，生产成本低、合金产品中WC粒度分布均匀的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法，包括如下步骤：

A.细碳化钨粉制取的步骤；该步骤是选用平均粒度为0.4μm～1.2μm的细碳化钨粉，纯度为WC≥98wt%；以无水酒精作介质在滚动式球磨机中进行湿磨，硬质合金研磨球与细碳化钨粉的球料比为3∶1～6∶1，无水酒精与细碳化钨粉的液固比为200～350mL/kg；球磨24～120小时后真空干燥，使球磨后细碳化钨粉的平均粒度为0.1～1.0μm；

B.混合料制取的步骤；该步骤是选用粒度为8.5～28.7μm的超粗碳化钨粉为主要原料，加入步骤A得到的细碳化钨粉，并加入钴粉，使钴粉占总原料的5wt%～16wt%，细碳化钨粉占总原料的3wt%～15wt%，其余为超粗碳化钨粉；并外加石蜡做成形剂，且石蜡占钴粉和碳化钨粉总重的1wt%～2.5wt%；然后，以无水酒精作介质在滚动式球磨机中进行湿磨，硬质合金研磨球与固体原料的球料比为1∶1～3∶1，无水酒精与固体原料的液固比为200～350mL/kg；球磨8～24小时后真空干燥制备成混合料，并使混合料中超粗碳化钨粉的平均粒径为5.0～10.0μm，细碳化钨粉的平均粒径为0.1～1.0μm；

C.压制步骤；将上一步骤制成的混合料压制成压坯；其中，压制压力为100～200MPa；

D.烧结步骤；将上一步骤制成的压坯烧结成超粗晶WC-Co硬质合金。

所述步骤D烧结成的超粗晶WC-Co硬质合金平均晶粒度为6.0～14.0μm，矫顽磁力为2.10-5.50kA·m^-1。

进一步的，在混合料制取步骤之后和压制步骤之前，还包括将步骤B制备成的混合料过80目筛网。

进一步的，在混合料过80目筛网后，还包括将混合料放入制粒机中滚动1～3分钟进行制粒处理。