[发明专利]纳米稀有金属改性的纳米晶WC硬质合金的制备方法

说明书

本发明公开了纳米稀有金属改性的纳米晶WC硬质合金的制备方法，解决了现有技术中难以确定稀有金属的添加形态和添加量的难题，纳米稀有金属以一定的添加形态和添加量均匀混合在纳米晶WC硬质合金复合粉中，得到改性的纳米晶WC硬质合金且其内的纳米稀有金属的添加形态不变，不存在大面积堆积和空缺问题，纳米稀有金属的添加量为0.2‑1.5%，提高了改性的纳米晶WC硬质合金的综合性能，具体体现为抗弯强度提高10%，高温硬度提高15%，改性的纳米晶WC硬质合金制成的刀片的耐磨损性为对照刀片样品的1.6倍，耐磨性提高50%，制备方法简单易行，实用价值高，广泛应用于金属加工、模具、采掘业军工领域，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及硬质合金材料领域，具体涉及纳米稀有金属改性的纳米晶WC硬质合金的制备方法。

背景技术

经过几十年的发展，我国已建立了完备的WC硬质合金工业体系，近二十年来，WC硬质合金的产量一直稳居世界第一，但这仅仅局限于中、低端产品，具有高技术含量、高附加值的超细及纳米WC硬质合金严重缺乏。

此外，由于受硬质合金领域低水平重复建设现象严重、科技投入少和高端技术人才缺乏等因素制约，我国在超细及纳米WC硬质合金的开发上，主要还是以跟踪模仿国外先进技术为主，其中以株硬型材和厦门金鹭为代表的规模企业开展了超细硬质合金的工艺技术研究和新产品开发，获得了晶粒尺寸小于500nm的合金，技术上虽有所突破，但原创性核心技术成果较少，产品综合性能指标与国外先进水平相比仍存在较大差距。而在纳米WC硬质合金领域，我国更是处于严重落后的局面，如厦门金鹭公司开发的GU092牌号WC硬质合金晶粒度可达300nm，但仅属于实验室成果。国内虽有开展对硬质合金添加稀土的研究，而稀土的添加方式和添加形态决定了其在硬质合金中发挥的作用，目前尚未解决添加的方式和添加的形态问题，进而导致该研究工作一直未能顺利进行。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供纳米稀有金属改性的纳米晶WC硬质合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

纳米稀有金属改性的纳米晶WC硬质合金的制备方法，纳米稀有金属以一定的添加形态和一定的添加量添加至纳米晶WC硬质合金复合粉中，制备得到改性的纳米晶WC硬质合金，包括以下步骤：

步骤一、制备纳米晶WC硬质合金复合粉

合成纳米晶WC硬质合金所使用的原材料为WC粉和Co粉，按质量百分数比计，Co粉的含量为8-10％，将适量的WC粉和Co粉进行化学混匀后得到复合粉；

步骤二、纳米稀有金属的添加量和添加形态的确定

按质量百分比计，纳米稀有金属的添加量为0.2-1.5％；

根据纳米稀有金属的化学活性，纳米稀有金属的添加形态包括金属形态或氧化物形态，在选择纳米稀有金属的添加形态时，需满足：

1)与步骤一制备得到的复合粉均匀混合；

2)制备过程中不改变纳米稀有金属的添加形态；

步骤三、改性的纳米晶WC硬质合金的制备

将纳米稀有金属按步骤二中的添加量和添加形态与步骤一制备得到的复合粉混合后进行研磨得到WC-Co-纳米稀有金属混合料，通过控制研磨温度和混合料的氧含量确保纳米稀有金属的添加形态不变，研磨温度≤50℃，氧含量≤0.8％，随后进行成型和烧结工序得到改性的纳米晶WC硬质合金。

进一步的，步骤一中，将适量的WC粉和Co粉溶解到硝酸钴溶液中，制成糊状，随后依次通过干燥和破碎工艺得到复合粉，干燥温度为100-150℃，干燥时间为1-2h，破碎的粒度要求≤0.2mm。