[发明专利]一种超细晶粒无钴硬质合金及其制备方法

说明书

本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种超细晶粒无钴硬质合金及其制备方法。本发明提供的超细晶粒无钴硬质合金，包括如下原料及其质量份数：碳化钨75‑90份、羰基金属粉0.5‑1.0份、碳化钒0.1‑1.0份、碳化钽10‑20份、碳化铌0.6‑1.0份、碳化钛2.0‑4.0份、稀土氧化物0.02‑0.04份。本发明提供的超细晶粒无钴硬质合金中，碳化钨粒径较小且分布均匀，平均晶粒度达0.1‑0.2μm，硬度可达HRA88.6‑90.8，抗弯强度达2425‑2528N/mm²，抗压强度可达3988‑4126MPa，无磁性、耐磨性好、强度高、硬度高，具有良好的机械性能。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种超细晶粒无钴硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金具有硬度高、耐磨性好、热膨胀系数小以及良好的化学稳定性等一系列优良性能，被广泛应用于各种模具如拉伸模、紧固件的冷锻模、整形模等的制造。随着制造和应用技术水平的提高，硬质合金被扩展应用于冲压、成形、冲孔、冲裁以及机压模具中。一般的硬质合金-无论是钨钴类、钨钴钛类，虽然具有很高的强度、硬度和耐磨性等优良特性，但因含有金属钴，所以都是铁磁性的，用其制成模具在进行磁性粉末成形加工时，容易使模具粘粉，产生拉毛，严重影响磁性毛坯的尺寸精度和表面质量，因而不宜作为磁性粉末的成形模具。若用铁粉代替钴制成硬质合金，也因铁本身的铁磁性而存在同样的问题。尤其是近些年来，随着我国磁性材料特别是硬磁材料的迅速发展，对无磁模具的需求更是与日俱增。

中国专利申请CN101760685A公开了一种含有稀土元素的超细晶WC-Co硬质合金及其制备方法，所述硬质合金中WC硬质相的重量占硬质合金的85-94％，Co粘合相的重量占硬质合金的5-14％，晶粒生长抑制剂的重量占硬质合金的0.3-2％，稀土添加剂中稀土金属元素的重量占Co粘合相的0.2-1.2％；其制备方法包括：称量各种粉末原料，球磨、干燥、制粒成为混合料，将混合料压制成型、烧结、冷却，得到硬质合金。该发明的硬质合金性能稳定提高，容易实施和生产应用。

中国专利申请CN101967593A公开了一种含有稀土的超细晶粒硬质合金材料及其制备方法，所述含有稀土的超细晶粒硬质合金材料由下述组分的超细晶粒按重量百分比混合烧结而成：WC∶Co∶(VC+Cr₂C₃)∶(TaC+TiC+NbC)∶Y₂O₃等于88-94∶6-10∶0.5-1∶0.2-1.5∶0.1-0.5；其制备方法包括：将所述组成的超细晶粒在超声振荡器中混合振荡后，经高能球磨机球磨为碳化物混合细粉末，再经干燥，成型压坯；再将压坯于真空脱蜡烧结一体炉中，或低压炉中加热并保温，在保温气氛下冷却出炉即可。该发明的硬质合金具有高的硬度和耐磨性，其硬度可达HRA94。

上述两种方案制备的硬质合金中均含有Co，具有磁性，不能满足用作磁性粉末的成形模具的要求。磁性材料厂每年要消耗大量的模具，过去乃至现在，不少磁性材料生产厂家使用无磁钢(如1Cr18Ni9Ti，70Mn，9Mn9等)制作磁性粉末的成型模具，这种模具性能较差，硬度低，使用寿命短，而且使用一段时间后模壁严重拉毛，模腔变形、沾粉，严重影响磁性材料毛坯的尺寸精度和表面质量。因此，研制开发出一种耐磨性好、使用寿命长、强度高、硬度高、生产工艺简便的无磁硬质合金材料是非常有意义的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种超细晶粒无钴硬质合金及其制备方法。本发明提供的超细晶粒无钴硬质合金不含钴，采用常见且来源广泛，由羰基镍粉与羰基铁粉按一定质量比组成的羰基金属粉作为碳化钨的粘接相，通过细化晶粒提高硬质合金的硬度、抗弯强度和抗压强度，使硬质合金的硬度达HRA88.6-90.8，抗弯强度达2425-2528N/mm²，抗压强度可达3988-4126MPa，无磁性、耐磨性好、强度高、硬度高，具有良好的机械性能。另外，本发明提供的超细晶粒无钴硬质合金使用寿命长，生产工艺简便，成本低。

本发明的技术方案如下：