[发明专利]一种含Al的WC-Co硬质合金

说明书

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，研制了一种含Al的WC‑Co硬质合金。采用仲钨酸铵和Al(NO₃)₃·9H₂O为原料，Al元素的添加使得硬质合金具有更高的致密度、硬度及断裂韧性，而且在硬质合金的内部，晶粒的分布非常均匀。在生产硬质合金的工艺过程中添加适量的Al元素能够提高硬质合金的力学性能，但不能过量，过量的Al元素反而使得硬质合金的力学性能降低。所制得的含Al的WC‑Co硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑Co硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种含Al的WC-Co硬质合金。

背景技术

WC-Co硬质合金是由一种或多种高硬度、高模量的间隙化合物与过渡族金属或其合金组成的复合材料，因其具有高硬度、高耐磨性、优良的韧性及其诸多优异的力学性能而被广泛应用与各行各业，且被誉为“工业的牙齿”。硬度、耐磨性及强度既是作为衡量WC-Co硬质合金好坏的重要技术指标，也是WC-Co硬质合金优于其他材料的根本。因此，提升WC-Co硬质合金的硬度、强度和耐磨性成为了WC-Co硬质合金研究领域的重中之重。

氧化铝（Aluminium oxide/Aluminum oxide，化学式Al₂O₃）是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。工业Al₂O₃是由铝矾土（Al₂O₃·3H2O）和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al₂O₃，一般用化学方法制备。Al₂O₃有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即γ-Al₂O₃、β-Al₂O₃、α-Al₂O₃（刚玉）。其中结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al₂O₃。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Co硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种含Al的WC-Co硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

含Al的WC-Co硬质合金的制备原料包括：纯度＞99.9%、平均为粒径37.5μm的仲钨酸铵和纯度＞99.0%的Al(NO₃)₃·9H₂O。

含Al的WC-Co硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后溶解于去离子水中，然后进行烘干，得到复合粉末。将制得的复合粉末倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球料比为8：1，球磨时间为32h。球磨结束后，将粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃。将制好的粉末压制成形，然后置于管式电阻炉中行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。

含Al的WC-Co硬质合金的检测步骤为：物相组成采用D8X线衍射仪，显微结构及形貌采用SEM450扫描电镜和JEM-200高分辨透射电镜，显微硬度采用HXS1000数字式智能显微硬度计。

所述的含Al的WC-Co硬质合金，采用仲钨酸铵和Al(NO₃)₃·9H₂O能够制备出符合要求的复合粉末。制得的硬质合金样品中，Al元素在各个工艺阶段的存在状态是不同的。硬质合金中存在的Al元素能够抑制W颗粒的长大，且能阻止WC颗粒的迁移及长大。