[发明专利]多尺度球状晶硬质合金材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种多尺度球状晶硬质合金材料的制备方法，方法包括先正压剪切微磨处理还原碳化钨粉，然后进行选择性纳米钴镀化，将得到的局部钴膜包裹多角碳化钨复合粉加胶化材料进行磙碾粒化，脱脂后高温稳态重晶处理，最后置于超压集热真空装置中烧制成型，最终得到多尺度多层次界面硬质合金材料。此方法具有成分控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现硬质合金材料的强韧化和长寿命。

技术领域

本发明涉及硬质合金制备技术领域，特别涉及一种多尺度球状晶硬质合金材料的制备方法。

背景技术

硬质合金材料是以多角形碳化钨为主要硬质相，烧制过程中碳化钨晶粒的尖角难以消失，导致尖角应力集中，易产生裂纹。若通过长时间液相烧结消除尖角，会造成碳化钨晶粒严重长大，恶化合金性能。因此，寻找一种新方法，解决硬质合金组织中碳化钨相的尖角效应，对于提高其性能至关重要。

通过多尺度球形粉制备、重晶处理与烧制工艺优化，充分发挥超硬相的强度及粘结相的韧性优势，是解决硬质合金脆性的关键手段。

发明内容

本发明是针对常见手段难以有效解决硬质合金组织中碳化钨相的尖角效应问题的研发领域现状，提供一种多尺度球状晶硬质合金材料的制备方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种多尺度球状晶硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将还原碳化钨粉进行正压剪切微磨处理，然后进行选择性纳米钴镀化，得到局部钴膜包裹多角碳化钨复合粉；

2)将局部钴膜包裹多角碳化钨复合粉加胶化材料进行磙碾使其粒化，然后脱脂工艺，脱脂后高温稳态重晶处理，得到多尺度球状晶复合粉；

3)将多尺度球状晶复合粉烧制成型，得到多尺度球状晶硬质合金材料。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，正压剪切微磨处理的正压力为12～25MPa，剪切力为7～15MPa。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，选择性纳米钴镀化步骤包括着钯、氨化和微镀，微镀的镀液中硝酸钴浓度为3～6mol/L，微镀的镀覆温度为55～85℃。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中，胶化材料选汽油溶液为溶剂，复合粉加胶化材料中粉胶质量比为(87.6～95.1)∶(4.9～12.4)。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中，脱脂温度为500～600℃，高温稳态重晶处理温度1280～1420℃，平均升降温速率为1.2～2.4℃/min，保温时间为5～8小时。

作为本发明的进一步改进，步骤3)中，烧制成型压力为780～1020MPa，温度为1220～1350℃，保温时间5～20分钟。

作为本发明的进一步改进，制得的硬质合金材料具有多尺度球状晶结构，材料的冲击韧性大于等于38.5M J/cm²，显微硬度大于等于9.5GPa，弯曲强度大于等于2140MPa，1000℃抗压强度大于等于4850MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优势：