[发明专利]一种硬质合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种硬质合金的制备方法。

背景技术

硬质合金是以难熔金属的硬质化合物为基，以金属为黏结剂，通过粉末冶金方法制备的一种合金材料。硬质合金由于具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等优异的物理化学性能，在国防军工、航空航天、电子信息、能源、冶金和机械加工工业等领域中用途广泛，因此在国民经济中占有重要地位。

WC-Co硬质合金具有较高的强度、硬度和良好的耐磨性，是一种仅次于金刚石的硬质材料，广泛用作切削加工工具、冲击工具和耐磨耐蚀零部件，被称为“现代工业的牙齿”。但是，钴在地壳中的含量仅为0.35%，世界钴矿资源主要集中在赞比亚、扎伊尔等国家，而我国是钴矿资源缺乏国；并且钴大多伴生于镍、铜、铁等矿床中，主要作为副产品回收，导致钴粉生产过程中，生产工艺复杂、金属回收率低、生产成本较高。因此，钴粉原料价格昂贵，在一定程度上限制了WC-Co系硬质合金的发展和应用。

铁是钴的同族元素，物理化学性质与钴相似，能满足硬质合金黏结金属的基本条件，在硬质合金中可作为钴的替代材料，达到降低硬质合金生产成本的目的。与Co相比尽管Fe粉的成本低，但是铁的润湿性较差、WC在铁中的固溶度低，使硬质相与粘结相的界面性能较差，难以获得理想的碳化物与黏结相两相组织，致使WC-Fe硬质合金的性能不理想。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种硬质合金的制备方法，使本申请制备的硬质合金具有优异的强度与硬度。

有鉴于此，本申请提供了一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

a）将钴包覆碳化钨粉与铁粉进行球磨，得到混合粉末；

b）将步骤a）得到的混合粉末进行压制，得到成型坯；

c）将步骤b）得到的成型坯进行烧结，得到硬质合金。

优选的，所述钴包覆碳化钨粉的制备方法包括以下步骤：

a1）将钨盐、钴盐与有机碳源的水溶液进行喷雾干燥，得到钴包覆碳化钨的前驱体粉末；

a2）将所述前驱体粉末进行煅烧处理，得到钴包覆碳化钨的预处理粉末；

a3）将所述预处理粉末进行还原碳化，得到钴包覆碳化钨粉。

优选的，所述钨盐的含量为50wt%～90wt%，所述钴盐的含量为10wt%～50wt%，所述有机碳源的含量为所述钨盐质量的1～1.5倍。

优选的，所述钨盐为偏钨酸铵；所述钴盐为硝酸钴、醋酸钴或氯化钴。

优选的，所述喷雾干燥的进气温度为180℃～230℃，出气温度为80℃～110℃。

优选的，所述煅烧处理的温度为300℃～600℃，所述还原碳化的温度为900℃～1100℃。

优选的，所述钴包覆碳化钨粉中钴的含量为3wt%～10wt%。

优选的，所述混合粉末中还包括成形剂，所述成形剂为石蜡、聚乙二醇、聚乙烯醇和合成橡胶中的一种或多种。

优选的，所述球磨的时间为12～48h，所述压制的压力为1000kg/cm²～1500kg/cm²。

优选的，所述烧结的温度优选为1300℃～1450℃，所述烧结的时间优选为1h～1.5h。

本申请提供了一种硬质合金的制备方法。在制备硬质合金的过程中，本申请以钴包覆碳化钨粉与铁粉为原料，将其混合均匀后进行压制，得到具有一定密度、强度、形状与尺寸的成型坯料，最后将成型坯料进行烧结，使多孔的坯料形成具有致密组织的硬质合金。由于钴与碳化钨、铁均具有较好的润湿性，则钴包覆碳化钨粉中的钴能够改善碳化钨与铁的界面性能，使作为粘结相的铁与作为硬质相的钴包覆碳化钨具有良好的界面性能，因此本申请将钴包覆碳化钨粉末与铁粉经过混合、压制与烧结后，得到的硬质合金具有较好的强度与硬度。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

a）将钴包覆碳化钨粉与铁粉进行球磨，得到混合粉末；

b）将步骤a）得到的混合物进行压制，得到成型坯；

c）将步骤b）得到的成型坯进行烧结，得到硬质合金。