[发明专利]RE-Co低熔点合金超微粉及其复合物改性WC硬质合金

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域硬质合金材料中RE-Co低熔点合金超微粉及其复合物改性WC硬质合金。

背景技术

硬质合金通常是由难熔金属硬质化合物和金属粘结剂经粉末冶金方法而制成的。WC具有熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好、耐磨性好、屈服强度高、抗塑性变形能力好、导热性好、热膨胀系数较低等优点，因此WC-Co系（中国牌号YG系）硬质合金作为刀具材料使用非常广泛。除少数小直径内孔和某些有色金属工件外，几乎可以全部使用硬质合金车刀加工，所以包括YG6和YG8在内的WC-Co等的硬质合金材料极为重要。随着现在材料加工向高速、高温、高硬度、高表面质量方向发展，原有YG合金已不能满足日益增长的要求，需要研发更耐高温、抗弯强度更高、更硬，使用寿命更长的新型合金材料。

基于稀土元素具有特殊的4f结构，稀土具有特殊的化学活性和表面活性，加入钢铁和有色合金中普遍产生除气除杂的净化作用、变质细化作用和微合金化强化作用，而被硬质合金科技人员青睐。中外科技工作者已就稀土添加剂对硬质合金影响进行了不少工作，确认微量稀土的加入改善了合金的抗氧化性、抗高温强度和使用寿命。中国开发出YG8R和YG6R等加稀土的新牌号合金，效果很好。但依然存在着合金抗弯强度、使用寿命等需要改进之处。 

发明内容

本发明的目的是提供一种抗弯强度高、使用寿命长的RE-Co低熔点合金超微粉及其复合物改性WC硬质合金。

本发明的技术方案是在WC硬质合金中分别选用CeLa-Co、富Y-Co、Sm-Co、CeLaSm-Co、CeLaY-Co稀土合金低熔点超微粉加入，再将LaCe-Co与Sm-Co组合、LaCe-Co与Y-Co组合，形成稀土-钴合金复合物；各加入的稀土合金总含量0.2wt%，单个稀土的加入量限制在0.02 wt%-0.10wt%。

本发明中采用高稀土含量低熔点稀土-钴合金，在烧结过程中先烧化，利用稀土的高化学活性和表面活性，起到净化作用、细化作用降低熔结相Co的表面张力，提高其流动性，提升湿润性，降低合金空隙度缺陷，使粘结剂包覆WC性效果更好。

本发明中可同时添加或单一添加VC和富Y氧化物超细粉末，VC添加量为0.2wt%-0.6wt%，富Y氧化物为0.02wt%-0.10wt%，VC和富Y氧化物复合添加，可同时起到净化、细化、弥散强化及进一步抑制WC聚集长大的复合作用。

本发明产品性能与传统YG系对比，其合金抗弯强度提升40%，使用寿命增加2-4倍。

具体实施方式

用下列实施例进一步说明本发明的实施方案及RE-Co低熔点合金超微粉及其复合物处理后的YG8G和YG6G比YG8和YG6合金综合性能和使用寿命提升的对比效果。

实施例1：多种不同的微量稀土元素CeLaSm-Co和富Y-Co合金超微粉对YG8合金性能的影响。

用市售WC粉（总碳质量61.5 wt%，粒度1μm）、Co粉（99.9wt% Co，粒度1μm），按92wt%WC－8wt%Co（YG8）和92wt%WC－7.9wt%Co－0.1%多种稀土元素（YG8G）配制三种试料，其中

（1）92wt%WC－8wt%Co

（2）92wt%WC－7.9wt%Co－0.1wt%含CeLaSm-Co合金粉或0.1wt%含富Y-Co合金粉

（3）92wt%WC－7.9wt%Co－0.1wt%CeLaSm-Co合金粉和富Y-Co合金粉（其中含CeLaSm－Co合金粉0.05wt%、富Y－Co合金粉0.05wt%）

将这四种试料放入球磨筒中混磨，为了充分磨细、混匀，把球磨时间延长为72小时（一般为36小时）。加入石蜡成型剂（加入量为3%），在250MPa下冷压成型，在氢气中550℃下保温1小时除蜡，然后，在1410±10℃氢气下烧结1小时，制成四种样品：（1）为YG8对比合金，（2）为YG8G含轻稀土CeLaSm-Co合金，（3）为YG8G含富Y-Co合金，（4）为含轻稀土CeLaSm-Co及重稀土富Y-Co合金的YG8G合金，分析测得四种合金的密度、硬度和抗弯强度性能，结果列于表1。 

 表1  CeLaSm－Co和富Y－Co合金粉对YG8合金性能的影响