[发明专利]一种WC-Co-RE复合粉及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种WC‑Co‑RE复合粉及其制备方法和应用，属于硬质合金技术领域；该方法包括以下步骤：将可溶性钴盐水溶液和可溶性稀土盐水溶液混合，得到混合溶液；将钨酸铵水溶液调节至酸性与碳粉、所述混合溶液发生沉淀反应后，干燥得到混合粉末；在保护气氛中，将所述混合粉末依次进行分解、还原反应，冷却得到WC‑Co‑RE复合粉。利用本发明提供的制备方法能够有效降低WC‑Co‑RE复合粉末的晶粒尺寸，提高稀土元素的分散性，同时避免了传统硬质合金制备过程中掺杂稀土元素时易氧化的问题。

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，尤其涉及一种WC-Co-RE复合粉及其制备方法与应用。

背景技术

传统的WC-Co硬质合金制备过程一般采用固体原料球磨后进行压制烧结得到，容易出现润湿性差、晶粒长大等问题，进而恶化复合材料的机械性能。研究发现稀土的加入可以抑制WC-Co硬质合金粘结相中α-Co向ε-Co的马氏体转变，固溶强化粘结相，改善粘结相对碳化物相的润湿性，细化硬质相组织、净化晶界、相界，进而提高硬质合金的抗弯强度、抗冲击韧性和耐用度。

但是由于稀土元素活性高，不同的添加形式和方法会对硬质合金的组织和性能产生极大的影响。目前，基于传统的固相混合制备硬质合金的工艺，稀土元素的添加方式大都是以固体粉末形态与其他合金粉进行混合，如中国专利CN101760685A中公开了一种含稀土元素的超细晶WC-Co硬质合金及其制备方法，其采用的方法是先称量各种粉末原料，球磨、干燥、制粒成为混合料，将混合料压制成形、烧结、冷却，得到硬质合金，在此制备过程中稀土元素是以粉末形态添加，在一定程度上实现了稀土元素的分散均匀性。

而粉末形态稀土元素的添加形式主要有稀土氧化物、纯稀土元素粉末、氢化物、氮化物、稀土-钴中间合金粉末等。其中，采用稀土氧化物固体形态添加，虽然能提高合金的热强性，但是可能降低热塑性和强韧性；采用纯稀土元素粉末形态添加，因加入量小，难以保证均匀分散，更重要的是制备过程中稀土粉末氧化很难控制等问题；稀土氢化物、氮化物也存在氧化和不稳定性等类似问题；稀土-钴中间合金粉末存在组成单一、稀土元素分布不均、粒度粗、容易氧化等问题；这些问题严重影响了当前阶段稀土元素在硬质合金中的应用。综上，采用传统的固相混合的制备工艺不管以何种形式添加稀土元素，其在硬质合金掺杂过程中都容易产生分散不均匀和易氧化的缺陷和不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种WC-Co-RE复合粉的制备方法，利用本发明的制备方法能够有效降低WC-Co-RE复合粉末的晶粒尺寸，提高稀土元素的分散性，同时避免了传统硬质合金制备过程中稀土元素的氧化问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种WC-Co-RE复合粉的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性钴盐水溶液和可溶性稀土盐水溶液混合，得到混合溶液；

将钨酸铵水溶液调节至酸性与碳粉、所述混合溶液发生沉淀反应后，干燥得到混合粉末；

在保护气氛中，将所述混合粉末依次进行分解、还原反应，冷却得到WC-Co-RE复合粉。

优选地，所述可溶性钴盐水溶液中钴元素和可溶性稀土盐水溶液中稀土元素的质量比为3～30：0.1～0.6；

所述钨酸铵水溶液中钨元素、碳粉中碳元素和混合溶液中钴元素的质量比为65.2～91：23.1～24.4：3～30。

优选地，所述沉淀反应的温度为80～90℃，所述沉淀反应的时间为2～5h。

优选地，所述酸性的pH值为4～7。

优选地，所述碳粉的比表面积大于1200m²/g。

优选地，所述分解反应的温度为500～800℃，所述分解反应的时间为60～90min。