[发明专利]一种(WMo)C基硬质合金材质及其制备方法

说明书

本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及一种(WMo)C基硬质合金材质，包括如下质量百分比的组分：WO₃粉74～87.7％，MoO₃粉5.1～14.8％，C粉7.1～11.2％。其制备方法为：先将WO₃粉和MoO₃粉加入还原炉进行还原处理，再将C粉与还原所得粉末混合进行碳化处理，最后将碳化所得粉末进行搅拌后即得。本发明实现了Mo部分替代W来制备硬质合金，为不可再生钨资源的替代应用提供了一个发展方向；同时采用本发明方法制备(WMo)C基硬质合金，弥补了传统制备含Mo硬质合金方法所存在的不足，其制备得到的基硬质合金中Mo元素分散均匀，提高了Mo固溶于粘结相中的作用。

技术领域

本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及一种(WMo)C基硬质合金材质及其制备方法。

背景技术

硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC等)和粘结金属(如Co、Ni、Fe等)作为主要成分，采用粉末冶金工艺制备而成的一种复合材料。以WC为基体的硬质合金由于其高硬度和耐磨性广泛应用于制备高性能的切刀、铣刀和钻头工具，应用于机械加工、冶金、矿山、电子通讯、建筑等领域，伴随着新兴的天然气、航空航天、深海石油等产业的不断发展，硬质合金需求将继续扩大。硬质合金在切削等领域的应用则有赖于碳化物的良好性能：如高强度和硬度。但越来越大的工业需要使得WC的价格持续较高，且由于地球钨储量有限，亟待研究人员寻找更好的部分或整体替代品。一种较好的方法是将其他碳化物固溶在WC中，不降低或提高合金的性能。然而，六方结构的WC因C和W原子比相符且没有空位，其结构在烧结过程中只能溶入极少量的其他金属原子及N原子。只有极少数碳化物可以固溶在WC中，如碳化铬(固溶量非常低)等。Mo及其碳化物则是唯一一种可以在WC中大量固溶的金属元素。

近年来，国内外的科技工作者开展了大量的关于添加Mo或Mo2C对硬质合金组织及性能的影响的研究。如余玖明等在《江西科学》，第33卷第6期于2015年12月发表的期刊《Mo含量对WC-8(Fe-Co-Ni)硬质合金组织和性能的影响》，该期刊的结果表明：Mo含量的增加可以降低WC在液相中的溶解度，起到细化晶粒的作用，合金的硬度得到明显提升；由于Mo的固溶强化作用，改善了合金的抗弯强度；当Mo添加量增加到5wt％时，WC-8(Fe-Co-Ni)硬质合金的综合性能最好。其余大多数研究是以Mo或Mo2C的形式加入(Ti,W,Ta)C基金属陶瓷或WC-Co/Ni系合金中，当添加量较少时，Mo或Mo2C很难分散均匀。另外，在烧结温度下，Mo或Mo2C大部分都是固溶在粘结相中，阻止了WC的溶解-析出，起到细化晶粒的作用，只有少部分固溶在WC中形成(WMo)C或(WMo)xC(第三相)，因此，以Mo或Mo2C的形式加入合金中未必能真正发挥其应有的作用。而采用铵盐溶液法制备W和Mo的氧化物，再将氧化物(WO3、MoO3)经还原-碳化制备(Mo,W)C粉末时，工艺流程较多，且部分流程对环境有污染，因此，不利于工业化生产。

公开号为US04257809的美国专利于1981年3月24日公开的一种(WC-MoC)固溶体的制备方法，其步骤包括：(1)使用金属Mo粉和W粉作为原料进行球磨混合；(2)将球磨后的Mo粉和W粉在1400～1500℃条件下热处理得到Mo-W固溶金属；(3)将Mo-W固溶体破碎并与C粉和Co/Ni/Fe粉球磨混合；(4)将第(3)步得到的混合粉在1100～1400℃条件下热处理得到WC-MoC合金。该制备方法的工艺步骤相对较多，在工艺过程中需要对固溶金属进行破碎，其粉末粒度难以保证；同时其最终产品中含有一定量的(Co/Ni/Fe)，不是纯碳化物相，所以无法得到纯的(W,Mo)C粉末。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种(WMo)C基硬质合金材质及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种(WMo)C基硬质合金材质，包括如下质量百分比的组分：