[发明专利]一种晶粒高均匀分布硬质合金的制备方法

说明书

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种晶粒均匀硬质合金的制备方法，包括：将钨粉配碳后放入1680‑1800℃的碳管炉中碳化，得到碳化钨粉。将碳化钨粉和钴粉放入球磨机中，加入己烷、石蜡，以棒状研磨体进行湿磨。湿磨后的料浆经喷雾干燥、压制成型后在真空炉中烧结，得到硬质合金产品。本发明制备的硬质合金晶粒分布均匀，粗晶含量少，粒径离差系数低，材料的抗冲击疲劳能力和使用寿命高；制备过程不需要对WC粉进行气流分级去除细微粉的后处理，减少了生产流程；烧结工艺不需要添加碳化铬、碳化钽等晶粒抑制剂，降低了成本，保证了合金材料的韧性。

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种晶粒均匀硬质合金的制备方法。

背景技术

硬质合金由于其具有的高硬度、高耐磨性和高红硬性的特点，广泛应用于各个工业领域。其中冲击工具用合金是硬质合金中的重要组成部分，例如矿山钻采工具用合金、金属冲压冲裁用合金、金属冷镦成型模等。这类合金在使用时承受很大的冲击载荷，合金中存在的各类组织缺陷(如孔洞、钴池、粗大晶粒等)将成为产生断裂的裂纹源。因此控制包括粗大晶粒在内的各类组织缺陷就可以提高合金材料的抗冲击疲劳能力，提高材料的使用寿命。

硬质合金中的粗大晶粒指的是粒度大于平均晶粒度5倍的晶粒。粗晶是一种组织缺陷，在受到外力时粗晶会成为裂纹源导致材料的损坏。因此高品质合金材料中对粗晶有着十分严格的要求。

目前国内硬质合金生产中，为实现合金材料晶粒结构的均匀，通常采用的技术手段是在材料中添加少量金属碳化物作为晶粒抑制剂或/和采用较低的烧结温。作为晶粒抑制剂的金属碳化物通常是碳化铬、碳化钽：碳化铬的添加量为0.1-0.3％(质量分数，下同)，碳化钽的添加量为0.3-0.5％，抑制剂的使用可以显著改善材料中的“粗晶”缺陷，使合金晶粒更加均匀。但是，碳化铬的加入会对合金韧性有负面影响，而碳化钽价格昂贵，因此通过添加晶粒抑制剂以保证晶粒均匀性不是最佳方案。采用较低的烧结温度，可以减少烧结时产生的液相，从而减轻WC的溶解和析出达到控制晶粒长粗的目的。但是较低的烧结温度易导致材料中出现钴池及较多的孔隙，而钴磁及孔隙也是一种组织缺陷。为了控制粗晶又保证低孔隙度，有些生产厂家采用了真空压力烧结炉对合金材料进行较低温度下的低压热等静压烧结，但低压热等静压烧结炉价格昂贵且设备运行成本也远高于常规的真空炉造成生产成本偏高，因此推广受到限制。

专利201410592317.9公开了一种均匀粗晶硬质合金的制备方法，将W_XCo_YC复合粉末、碳化钨粉末、钴粉混合，湿磨干燥，压制、烧结，通过W_XCo_YC相在碳足够的高温下进行分解为新生的、活性极强的WC和Co，活性极强的WC可以和较细的WC晶粒合并长大，活性极强的Co也促使WC晶粒长大，最终使硬质合金细晶粒减少或消失，平均晶粒度得到提高，合金晶粒度均匀。但这种方法需要单独制备W_XCo_YC复合粉，生产流程较长，生产成本较高，而且采用的是1450-1500℃的高温烧结，只适合生产粗晶粒的合金材料，不适宜于生产中等晶粒的合金。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种晶粒均匀硬质合金的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种晶粒均匀硬质合金的制备方法为：将钨粉配碳后放入1680-1800℃的碳管炉中碳化，得到碳化钨粉。将碳化钨粉和钴粉放入球磨机中，加入己烷、石蜡，以棒状研磨体进行湿磨。湿磨后的料浆经喷雾干燥、压制成型后在真空炉中烧结，得到硬质合金产品。

采用更高温度碳化所得的碳化钨粉，具有粒度分布集中的特点；粗颗粒粉末及细颗粒粉末均明显少于常规工艺生产的WC,而且结晶完整性高、亚晶尺寸粗大、微观应变小、组织缺陷少、颗粒不容易破碎。