[发明专利]一种高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法

说明书

本发明公开了一种高纯致密碳化钨‑钴复合球形粉体材料制备的方法，所述高纯致密碳化钨‑钴复合球形粉体的制备包括机械混料、喷雾造粒、气氛煅烧脱脂与射频等离子体球化/致密化的工序，其中，所述碳化钨‑钴复合粉体的碳化钨质量份数为80％‑95％、钴的质量份数为5％‑20％。本发明优点是：采用机械混料、喷雾造粒、气氛高温煅烧脱脂，并结合射频等离子体球化工艺制备的高纯致密球形碳化钨‑钴复合粉体，尤其适用于3D打印、粉末冶金和热喷涂等工艺，复合粉体具有较高的球形度，粒度分布窄，流动性能优越，保证了使用过程中良好的铺粉或填充效果，有利于获得高致密度成形产品。

技术领域

本发明专利涉及3D打印技术领域、粉末冶金材料技术领域、热喷涂材料技术领域和硬质合金技术领域，特别涉及一种高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法。

背景技术

碳化钨具有熔点高、硬度大、导电导热性差、化学性能稳定等优点，是制备耐磨耐蚀制件的理想材料，广泛应用于航空航天、机械、石油化工、冶金、电力工程等领域。由于碳化钨的高熔点、高硬度及显著脆性，很难采用传统的铸造与机加工等方法成形，因此碳化钨粉末很少单独用3D打印、粉末冶金、热喷涂等领域，通常需要加入Co、Ni、Cr、Cu、Ni-Cr等其他金属或合金作粘结相制成复合粉体材料加以使用。

碳化钨-钴复合粉体材料通常使用的制备方法包括烧结破碎法﹑传统团聚烧结法等，但这些制备工艺较复杂，存在生产周期长、生产效率低和耗能大等难题，且存在粉体形貌均为不规则，球形度较差，流动性能差，成分分布不均匀，杂质含量不可控等共性技术问题。

进一步的，在现有的专利公开文献上也出现类似的报道：

还原+机械混合制备碳化钨-钴复合粉末技术，专利公开号CN106583707A：

采用钠盐仲乌酸铵于工业回转窑制备含钠黄色氧化钨，再于十四管还原炉中逆氢还原制备超粗钨粉，超粗钨粉与纯炭黑混合，于连续高温大谭管炉中制备超粗碳化钨粉，最后超粗碳化钨粉与纯球形钴粉于双锥混料机混料，制备超粗碳化钨钴复合粉。此方法工艺流程复杂，超粗钨粉纯度低，碳化钨粉中碳元素含量难以控制，复合粉体中钴元素分布不均匀，粉末形貌不规则、球形度差，且无法满足3D打印、热喷涂等领域用窄区间粉末产品的筛分获取，不利于其实际规模化应用。

化学法制备纳米碳化钨-钴复合粉体技术，专利公开号CN103056381A：此方法制备的产品为纳米复合粉体，粉体为不规则形貌，纯度难以控制，流动性仍难以满足3D打印和热喷涂等领域。

流态化制备碳化钨-钴复合粉体技术

碳化钨钴复合粉末的流态化制备方法CN101767204A：此方法以钨钴复合氧化物粉末为原料，采用流化床还原技术制备，复合粉体元素成分控制难度较大，生产效率不高，且制备的粉体为非球形状，不满足3D打印、热喷涂等领域需求。

造粒烧结制备碳化钨-钴复合粉体技术，专利公开号CN102876907A：此技术将碳化钨粉和钴粉按照一定比例混合，配制料浆，喷雾造粒，经筛分和脱脂处理，于立式高温烧结炉中快速烧结，最后获得球形碳化钨-钴复合粉体。此方法为目前主流热喷涂领域用近球形碳化钨-钴复合粉体制备技术。但此方法制备的复合粉末中钴与碳化钨粉结合力不强，在实际应用过程中因粉体破碎而致使加工工艺稳定性较差。最为重要的是，造粒烧结复合粉体内部存在大量的空洞，不致密，松装密度与振实密度较低，致使3D打印、热喷涂或注射成型等领域产品存在大量微孔、气隙，进而影响其综合力学性能。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种高纯致密碳化钨-钴复合球形粉体材料制备的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：