技术领域
[0001] 本
发明涉及一种硬质合金的制备方法,尤其是一种制取粗晶粒WC—Co硬质合金的方法。
背景技术
[0002] 作为采掘类合金产品,硬质合金在使用过程中受到交变的冲击
载荷和
温度变化,其破坏形式经常表现为疲劳失效。为了提高合金的抗冲击疲劳和热疲劳能
力,需要提高合金的韧性,这可以从提高合金中的钴含量和WC晶粒度入手,而提高合金钴含量的办法会引起合金硬度的下降,导致
耐磨性降低,而提高WC晶粒度时,可以在不影响耐磨性的同时,提高合金的韧性,而且WC晶粒度越高,合金的韧性越好。
[0003] 提高WC晶粒的常用途径是采用粗颗粒的WC粉作为原料,
专利200710035791.1介绍了采用Fsss为11.0-15.0μm、HCP值为4.5-5.38KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉为原料制造粗晶硬质合金的方法,采用该方法,在湿磨过程中粗晶WC会被过度
破碎,导致最终合金中的WC晶粒只能达到3.2-4.0μm。
[0004] 专利201010555355.9和201110035634.7分别介绍了在采用粗颗粒WC原料的
基础上,通过调整球磨工艺参数,在保证WC与Co充分混合的情况下,减少WC在湿磨过程中的破碎以获得粗晶粒的办法,该方法由于球磨效率受限,WC的表面能较低,在
烧结过程中的活性不高,在收缩和晶粒长大方面的溶解—析出现象难以充分发生,导致在合金中容易出现微小孔隙等
缺陷,影响合金的整体性能,同时晶粒也难以进一步长大。
[0005] 专利201210066345.8介绍了将一定比例的细颗粒WC粉与粗WC粉进行混合制取粗晶粒合金的方法,该方法利用细颗粒WC在烧结过程中溶解并在粗颗粒上析出,得到粗晶粒WC粉。与粗WC粉相比,细WC粉在制取过程中存在碳化温度低的特点,此时原料中的杂质难以充分挥发排除,这样所添加的细WC中的杂质会导致所制得的粗晶粒合金中的杂质含量偏高,影响合金的性能。同时在烧结过程中,尽管细WC粉的比表面大,但由于其表面不是“新鲜”表面,活性不高,导致在烧结过程中难以完全溶解并在粗颗粒WC上析出,这时残存的细颗粒WC会影响合金中WC晶粒的整体均匀性。
发明内容
[0006] 为了克服目前粗晶WC硬质合金生产方法的不足,本发明旨在提供一种新的制取粗晶粒WC合金的方法,该制作方法可以可以有效解决保证绝大多数粗晶WC粉不会被过度破碎。
[0007] 为达到此目的,本发明所提出的技术方案为:一种粗晶粒碳化钨的制造方法,粗晶粒碳化钨的制造至少包括以下步骤:第一步:选用高温还原高温碳化工艺制得的粗晶碳化钨(WC)粉为原料,碳化钨(WC)粉的供应态粒度为10μm-30μm、
研磨态粒度大于6μm;
第二步:根据合金的配比,将配比中碳化钨(WC)总量的5-15%放入
球磨机中,按照球料比4~6:1加入棒球,按0.35-0.5L/kg的液固比加入酒精,球磨20-40小时,使粗晶碳化钨(WC)粉在球磨机中充分破碎成细晶碳化钨(WC)粉;
第三步:将重量为6-15%的钴粉,和剩余的85-95%的粗颗粒碳化钨(WC)粉加入球磨机中,以配料的总重量为基准,分别按2-3:1的球料比补充棒球和按0.15-0.2L/Kg的液固比补充酒精,再球磨6-12小时,使物料混和均匀;
第四步:将上述步骤配好的混合料,按常规的工艺干燥、掺成型剂、压制,并在
1440-1480℃进行烧结制得碳化钨(WC)晶粒度度为4-8μm的粗晶粒合金。
[0008] 进一步地,在合金中还加有0.5-1.5%的TaC或TaNbC,可使合金的耐磨性和抗热疲劳性进一步提高。
[0009] 进一步地,所述的步骤四的烧结是压力烧结,采用压力烧结代替普通的
真空烧结,可进一步减少合金中的孔隙度,提高合金的整体性能。
[0010] 采用上述方案后,可以确保粗晶WC原料在与Co粉均匀混合的情况下,绝大多数粗晶WC粉不会被过度破碎,通过预先将少量粗晶WC充分破碎成细晶WC,由于这种细WC与普通细颗粒WC相比,具有杂质含量低、内能(晶格畸变)和表面能(“新鲜”表面)高、活性大的特点,使得烧结过程中的溶解—析出机制得以充分发生,保证了合金收缩的完全,减少了可能出现的孔隙,而由粗晶WC破碎产生的细晶WC通过溶解—析出在其余粗晶WC上,又进一步增大了合金中WC的晶粒尺寸。本发明所生产的混合料,采用常规的压制、烧结方法,可制备Co含量为6~15%,WC晶粒度为4~8μm的粗晶粒硬质合金。所制得的粗晶WC合金具有孔隙度低、杂质含量低、平均晶粒大的特点。
附图说明
[0011] 图1为根据本发明生产的WC-8Co粗晶合金的金相组织照片。
[0012] 图2为根据本发明生产的WC-9Co-1.0TaC粗晶合金的金相组织照片。
[0013] 图3为根据本发明生产的WC-13Co粗晶合金的金相组织照片。
具体实施方式
[0014] 下面将结合具体
实施例度本发明做进一步地描述。
[0015] 实施例1将28Kg供应态粒度为15μm、研磨态粒度为6.0μm的粗颗粒WC粉放入300L球磨机,同时加入154Kg棒球和12.6L酒精,球磨28小时,然后加入32KgCo粉、340KgWC粉以及966Kg棒球和67.4L酒精,加磨12小时卸料,然后按正常的工艺干燥、掺成型剂、压制成试
块,在
1460℃烧结1h,对产品进行金相检测,合金中孔隙度为A02B00,WC晶粒度为4.2μm,金相照片如图1所示。
[0016] 实施例2将22Kg供应态粒度为23μm、研磨态粒度为6.5μm的粗颗粒WC粉放入300L球磨机,同时加入110Kg棒球和8.8L酒精,球磨35小时,然后加入36KgCo粉、338Kg WC粉和4KgTaC以及690Kg的棒球和71.2L酒精,加磨8小时卸料,然后按正常的工艺干燥、掺成型剂、压制成试块,在1460℃烧结1h,对产品进行金相检测,合金中的孔隙度为A02B00、WC晶粒度为
5μm,金相照片如图2所示。
[0017] 实施例3将40Kg供应态粒度27μm、研磨态粒度8.3μm的粗颗粒WC粉放入300L球磨机,同时加入200Kg棒球和20L酒精,球磨30小时,然后加入52KgCo粉、308KgWC粉以及800Kg棒球和80L酒精,加磨10h后卸料,然后按正常的工艺干燥、掺成型剂、压制成试块,在1460℃烧结1h,对产品进行金相检测,合金中孔隙度为A00B00、WC晶粒度为7μm,金相照片如图3所示。
[0018] 通过上述实施例可以看出,本发明涉及一种粗晶粒碳化钨的制造方法,粗晶粒碳化钨的制造至少包括以下步骤:第一步:选用高温还原高温碳化工艺制得的粗晶碳化钨(WC)粉为原料,碳化钨(WC)粉的供应态粒度为10μm-30μm、研磨态粒度大于6μm;
第二步:根据合金的配比,将配比中碳化钨(WC)总量的5-15%放入球磨机中,按照球料比4~6:1加入棒球,按0.35-0.5L/kg的液固比加入酒精,球磨20-40小时,使粗晶碳化钨(WC)粉在球磨机中充分破碎成细晶碳化钨(WC)粉;
第三步:将重量为6-15%的钴粉,和剩余的85-95%的粗颗粒碳化钨(WC)粉加入球磨机中,以配料的总重量为基准,分别按2-3:1的球料比补充棒球和按0.15-0.2L/Kg的液固比补充酒精,再球磨6-12小时,使物料混和均匀;
第四步:将上述步骤配好的混合料,按常规的工艺干燥、掺成型剂、压制,并在
1440-1480℃进行烧结制得碳化钨(WC)晶粒度度为4-8μm的粗晶粒合金。
[0019] 进一步地,在合金中还加有0.5-1.5%的TaC或TaNbC,可使合金的耐磨性和抗热疲劳性进一步提高。
[0020] 进一步地,所述的步骤四的烧结是压力烧结,采用压力烧结代替普通的真空烧结,可进一步减少合金中的孔隙度,提高合金的整体性能。
[0021] 采用上述方案后,可以确保粗晶WC原料在与Co粉均匀混合的情况下,绝大多数粗晶WC粉不会被过度破碎,通过预先将少量粗晶WC充分破碎成细晶WC,由于这种细WC与普通细颗粒WC相比,具有杂质含量低、内能(晶格畸变)和表面能(“新鲜”表面)高、活性大的特点,使得烧结过程中的溶解—析出机制得以充分发生,保证了合金收缩的完全,减少了可能出现的孔隙,而由粗晶WC破碎产生的细晶WC通过溶解—析出在其余粗晶WC上,又进一步增大了合金中WC的晶粒尺寸。本发明所生产的混合料,采用常规的压制、烧结方法,可制备Co含量为6~15%,WC晶粒度为4~8μm的粗晶粒硬质合金。所制得的粗晶WC合金具有孔隙度低、杂质含量低、平均晶粒大的特点。