[发明专利]一种平均晶粒尺寸大于15μm WC-Co硬质合金的制备方法

摘要

一种平均晶粒尺寸大于15μm WC‑Co硬质合金的制备方法，属于块体材料制备领域。以粗颗粒WC粉末为原料，经过过筛分级后与一定比例的PEG和扩散搅拌混合，经干燥、压制制备WC冷压坯体；将冷压坯体直接进行不同质量Co粉涂覆和压实，置于低压烧结炉内进行烧结和冷却，获得WC晶粒尺寸大于15μm的WC‑Co硬质合金材料；或将冷压坯体进行与烧结，制备出多孔碳化物；进而将多孔碳化物进行不同质量Co粉涂覆压实后，进行低压烧结，制备出WC晶粒尺寸大于15μm、不同Co含量的硬质合金材料。

主权项

1.一种平均晶粒尺寸大于15μm WC‑Co硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将平均颗粒尺寸为21.8～23.5μm的WC粉末为原料，利用目数为500～800目的不锈钢筛子对粉末进行筛选，去除原料粉中颗粒度极小和极大粉末，得到粒径分布均匀的WC粉末；(2)将筛选出来的WC粉末和一定量的PEG和扩散油形成的混合液进行混合搅拌至均匀状态，每100g WC粉末对应10ml混合液，混合液中PEG和扩散油的体积比为9～10：1；(3)将与PEG和扩散油混合后的WC粉末进行干燥；(4)将干燥好的粉末进行压制成型，压力为300～350MPa，保持不低于3s时间，获得具有一定强度的WC粉末冷压坯体；(5)根据设计WC‑Co硬质合金的Co含量要求，在碳化钨粉末冷压坯体的上下表面进行Co粉铺覆并压实，置入耐高温的器皿中，直接进行低压烧结，具体烧结工艺为：以4℃/min的速度从室温升温200℃～300℃，保温30min～60min，排出粉末中吸附的气体；继续升温至450℃～500℃，通入氢气，保温30～90min，保证PEG和扩散油完全排出；继续依次升高至800℃～850℃和1230℃～1250℃，并分别在800℃～850℃和1230℃～1250℃下保温30min～60min，保证合金温度分布均匀；再以2℃/min的升温速率加热至1450～1500℃，保温30min后通入压力为6MPa的纯氩气继续保温60～90min，保证Co相分布均匀和合金的致密化；以2℃/min的降温速率降温至1000℃，然后随炉冷却至室温后停止氩气通入，制备出平均晶粒尺寸大于15μm、不同钴含量的WC‑Co硬质合金；或：将步骤(4)碳化钨粉末冷压坯体进行预烧结；预烧结的具体工艺为：以4℃/min的速度从室温升至200℃～300℃，保温30min～60min，排出粉末中吸附的气体；继续升温至450℃～500℃，通入氢气，保温60～90min，保证PEG和扩散油完全排出；以相同的升温速率升至1450～1500℃保温30min，随炉冷却至室温，制备出多孔碳化钨；根据设计WC‑Co硬质合金的Co含量要求，将多孔碳化钨进行Co粉涂覆并压实，并置入耐高温的器皿中，进行低压烧结，具体烧结工艺为：以4℃/min的速度从室温升温至1230℃～1250℃，通入氢气，保温30min～60min；再以2℃/min的升温速率加热至1450～1500℃，保温30min后通入压力为6MPa的纯氩气继续保温30～60min，保证Co相分布均匀和合金的致密化；以2℃/min的降温速率降温至1000℃，然后随炉冷却至室温后停止通入氩气，制备出平均晶粒尺寸大于15μm、不同钴含量的WC‑Co硬质合金。