[发明专利]一种钴包覆陶瓷基复合硬质合金粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种钴包覆陶瓷基复合硬质合金粉体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：流化床反应器加热到反应温度，将陶瓷粉体加入流化床中，流化气体为氩气与氢气的混合气体；以钴卤化物为钴源，钴源加热为钴卤化物蒸气，钴卤化物蒸气以另一路氩气为载气，载入流化床中，与流化床中氢气发生化学气相沉积反应，得到钴包覆陶瓷基复合硬质合金粉体。本发明具有杂质含量低、包覆均匀致密、含量可控、工艺简单的优点，适用于大规模工业化生产。该方法得到的复合硬质合金粉体在后续粉末冶金过程中易于合金化，使用过程不易偏析。

技术领域

本发明属于陶瓷粉体表面处理技术领域，具体涉及一种钴包覆陶瓷基复合硬质合金粉体的制备方法。

背景技术

硬质合金是由高硬度、高弹性模量的难熔金属硬质化合物WC、TiC等作为主相和过渡族的金属Fe、Co和Ni作为粘结相，经粉末冶金工艺制成的复合材料。硬质合金具有高抗压强度、高硬度、良好耐磨性、高弹性模量、抗冲击强、耐振动性好、耐腐蚀好和尺寸稳定性好等优良性能，尤其是其高硬度和良好耐磨性，即使在1000℃的温度下仍保持良好的性能。因此硬质合金被广泛应用于现代工具、耐高温材料、耐磨材料、耐腐蚀材料等方面，是许多高新技术和现代工业不可或缺的材料之一，

被誉为“工业的牙齿”。

制备优质硬质合金的首要条件是生产超细尺度陶瓷基颗粒粉末或复合粉末。经过科研人员的不懈努力，研发出了许多超细粉末的制备方法，考虑到经济性、工艺稳定性和生产可操作性，其中只有少部分工艺能够实际应用在大批量工业生产上。

硬质合金粉体的制备方法主要有以下几种：高能球磨机械合金法、还原碳化法、化学共沉淀法、喷雾转换法、化学镀等。

球磨法(CN103789565B)是一种制备金属陶瓷复合粉体的常用方法。该技术工艺简单、可大规模生产。然而，该方法制备得到的复合粉体存在以下几个缺点：(1)金属在陶瓷基体内分布不均匀，后续成型过程中容易造成偏聚以及晶粒异常长大的问题；(2)过程会引入大量杂质，影响成型后性能。

还原碳化法(CN103909274B)。该方法提出将钨与水溶性钴盐以及碳源混合得到的钨钴复合盐溶液经过干燥、还原碳化得到复合粉体。该方法制备复合粉体，首先需要保证长时间的还原碳化过程，碳含量难以控制，且产物中游离碳含量难以控制。

化学共沉淀法(CN101186990A)是利用化学共沉淀包覆反应，在陶瓷粉体表面包覆金属前驱体沉淀，共沉淀包覆粉经过过滤、洗涤、干燥以及低温还原后，制备金属包覆陶瓷复合粉体。该方法设备简单，过程较易控制，但共沉淀过程易引入杂质，过滤、洗涤过程成本高，且会使大量粉体团聚，工业化生产困难。

喷雾转换法(US5352269)于20世纪90年代被Mcchandlish提出，喷雾转换法是将可溶性钨盐、钴盐和添加剂通过溶液分散的形式使之达到分子级均匀混合后，通过喷雾形成液体，经干燥后得到成分均匀的预制粉末，再通过流化床热化学将得到的预制粉末碳化还原，制约这种方法发展的主要因素是成本高。

化学镀法(CN1245353C，CN105364081A)是一种制备复合粉体的先进方法，无需加入电流，选用合适的还原剂使溶液中的金属离子发生氧化还原反应，选择性的在具有催化活性的表面上还原析出成金属镀层。但这种方法存在以下几个缺点：(1)陶瓷粉体前期需要经过表面粗化、敏化、活化等过程，过程复杂，且活化过程需要价格昂贵的氯化钯，增加了成本；(2)引入杂质盐；(3)放大过程容易搅拌不均匀，导致包覆不均匀甚至出现大量自成核金属，且大量废液给环境带来巨大压力，不适合大规模生产。

现有的制备陶瓷金属复合粉体的方法存在如下问题：

(1)陶瓷相与金属相分布不均匀；(2)引入杂质；(3)大规模生产困难。

发明内容