一種碳化鎢基硬質(zhì)合金及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種碳化鎢基硬質(zhì)合金及其制備方法。本發(fā)明由鉬粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅、氧化釔中的至少五種按一定比例組成增益劑，可抑制碳化鎢晶粒過(guò)快和/或不規(guī)則生長(zhǎng)，使碳化鎢基硬質(zhì)合金具有更高的強(qiáng)度、韌性和塑性；尤其是以最佳的比例使用時(shí)，可使碳化鎢基硬質(zhì)合金具有更好的綜合力學(xué)性能，效果更好。各物質(zhì)的粒度小于或等于1.2μm，且純度為99.9％以上，使各物質(zhì)高度混合，并且由鈷粉和鎳粉共同組成粘結(jié)劑，可使其它各物質(zhì)與其進(jìn)行充分接觸，增加粘結(jié)面積，提高粘結(jié)力，從而可提高碳化鎢基硬質(zhì)合金的韌性。向復(fù)合原料中加入石蠟的四氯化碳溶液可使石蠟易于均勻分散到復(fù)合原料中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種碳化鎢基硬質(zhì)合金及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種碳化鎢基硬質(zhì)合金及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 硬質(zhì)合金是由高硬度難熔的金屬碳化物粉末（WC、TiC、TaC、NbC等）為主相，以過(guò) 渡族金屬鈷、鎳等作為粘結(jié)相，通過(guò)粉末煉金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有高硬 度、高強(qiáng)度、高韌性、耐磨損、耐高溫和膨脹系數(shù)小等優(yōu)良性能，故而被廣泛地應(yīng)用于切削、 鉆孔、采礦、工具成形及耐磨零件等領(lǐng)域。與高速鋼相比，硬質(zhì)合金具有較好的紅硬性，當(dāng)溫 度超過(guò)600°C時(shí)，其硬度高于室溫下的高速鋼；當(dāng)溫度超過(guò)1000°C，硬質(zhì)合金的硬度仍然高 于常溫碳鋼。
[0003] 在硬質(zhì)合金刀具切削領(lǐng)域，現(xiàn)有硬質(zhì)合金刀具材料難以滿足被加工工件的精度和 表面粗糙度不斷提高的要求，這就要求在現(xiàn)有硬質(zhì)合金刀具材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善硬 質(zhì)合金的硬度、韌性、強(qiáng)度、耐磨性等綜合性能。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)碳化鎢基硬質(zhì)合金 時(shí)，碳化鎢晶粒在液相燒結(jié)的過(guò)程中，由于長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)Y(jié)，晶粒通常會(huì)過(guò)快地生長(zhǎng)和/ 或不規(guī)則生長(zhǎng)，導(dǎo)致硬質(zhì)合金的性能下降。針對(duì)這一問(wèn)題，可以采用一些新的快速燒結(jié)技 術(shù)，如放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS)、高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)技術(shù)（HFIHS)或熱等靜壓技術(shù)（HIP) 等，來(lái)降低碳化鎢晶粒的尺寸，但這必將增加硬質(zhì)合金的生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的碳化鎢基硬質(zhì)合金因制備過(guò)程中碳化鎢晶體過(guò)快和/或不規(guī) 則生長(zhǎng)，導(dǎo)致所制備的碳化鎢基硬質(zhì)合金性能下降的問(wèn)題，提供一種生產(chǎn)成本低，性能更優(yōu) 異的碳化鎢基硬質(zhì)合金，以及該種碳化鎢基硬質(zhì)合金的制備方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，
[0006] -種碳化鎢基硬質(zhì)合金，由復(fù)合原料制成，所述復(fù)合原料包括以下質(zhì)量百分比的 各組分：粘結(jié)劑8-20%，增益劑3-15%，余量為碳化鎢；
[0007] 所述增益劑由鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔中的至少五種組成； 所述復(fù)合原料中，鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔的質(zhì)量百分比均分別小于 或等于5% ;
[0008] 所述粘結(jié)劑由鈷粉組成，或由鈷粉和鎳粉組成，或由鈷粉和鐵粉組成，或由鈷 粉、鎳粉和鐵粉組成；所述復(fù)合原料中，鈷粉的質(zhì)量百分比為6-12%，鎳粉質(zhì)量百分比為 0-6 %，鐵粉的質(zhì)量百分比為0-2 %。
[0009] 優(yōu)選的，復(fù)合原料中，增益劑的質(zhì)量百分比為3-13. 2% ;更優(yōu)選的，所述復(fù)合原料 中，鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔的質(zhì)量百分比均分別小于或等于2. 2%。
[0010] 優(yōu)選的，復(fù)合原料中，鈷粉的質(zhì)量百分比為8%。
[0011] 優(yōu)選的，復(fù)合原料中，鎳粉的質(zhì)量百分比為0-4%。
[0012] 以上所述碳化鎢、鈷粉、鎳粉、鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔的粒 度均小于或等于I. 2 ii m。優(yōu)選的，以上所述各物質(zhì)的粒度均為0. 5-1 ii m。
[0013] 優(yōu)選的，所述碳化鎢、鈷粉、鎳粉、鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔 的純度均大于或等于99. 9% (質(zhì)量百分比）。
[0014] 以上所述碳化鎢基硬質(zhì)合金的制備方法，包括以下步驟：
[0015] S1、研磨：分別稱(chēng)取各組分并混合在一起，得復(fù)合原料；向復(fù)合原料中加入石蠟， 所述石蠟的質(zhì)量是復(fù)合原料質(zhì)量的1-3% ;然后在50-70°C下研磨復(fù)合原料36-72h，接著真 空干燥l-2h。
[0016] 優(yōu)選的，研磨復(fù)合原料前，向復(fù)合原料中加入四氯化碳，使復(fù)合原料浸沒(méi)于四氯化 碳中；并且可將石蠟先溶解在四氯化碳中再摻入復(fù)合原料中。研磨復(fù)合原料時(shí)使用的研磨 球?yàn)閃C-6CO硬質(zhì)合金研磨球，研磨球與復(fù)合原料的質(zhì)量之比為5-10:1。
[0017] S2、過(guò)篩：復(fù)合原料經(jīng)過(guò)大于或等于100目的篩，得過(guò)篩混合物。
[0018] S3、預(yù)燒結(jié)：將過(guò)篩混合物制成坯體，然后加熱坯體使其逐漸升溫至600-80(TC， 然后保溫70-90min，接著將坯體冷卻至室溫。
[0019] 優(yōu)選的，通過(guò)干壓成型將過(guò)篩混合物制成粗坯，然后對(duì)粗坯進(jìn)行冷等靜壓處理，形 成述體。所述冷等靜壓的過(guò)程中，用5min將壓力升至100-300MPa，然后保壓5min。
[0020] S4、燒結(jié)：在氮?dú)夂?或惰性氣體保護(hù)下或真空條件下，加熱坯體使其逐漸升溫至 1350-1430°C，然后保溫50-70min，接著將坯體冷卻至室溫。所述的真空條件的真空度為 0. 1-IOPa0
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明由鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、 碳化硅、氧化釔中的至少五種按一定比例組成增益劑，可抑制碳化鎢晶粒過(guò)快和/或不規(guī) 則生長(zhǎng)，使碳化鎢基硬質(zhì)合金具有更高的強(qiáng)度、韌性和塑性；尤其是以最佳的比例使用時(shí)， 可使碳化鎢基硬質(zhì)合金具有更好的綜合力學(xué)性能，效果更好。各物質(zhì)的粒度小于或等于 1. 2 ilm，且純度為99. 9%以上，使各物質(zhì)高度混合，并且由鈷粉和鎳粉共同組成粘結(jié)劑，可 使其它各物質(zhì)與其進(jìn)行充分接觸，增加粘結(jié)面積，提1?粘結(jié)力，從而可提1?碳化鶴基硬質(zhì)合 金的韌性。在制備碳化鎢基硬質(zhì)合金的過(guò)程中，先用四氯化碳溶解石蠟再倒入復(fù)合原料中， 可使石蠟比較容易均勻分散到復(fù)合原料中。向復(fù)合原料中加入四氯化碳并浸沒(méi)原料混合， 以四氯化碳作為溶劑進(jìn)行濕法球磨，復(fù)合原料不易被氧化，便于干燥，并且干燥后的粉體分 散均勻，團(tuán)聚少。由本發(fā)明制備的碳化鎢基硬質(zhì)合金不僅強(qiáng)度高，同時(shí)還可保證其具有高硬 度和高韌性，硬度為15_25GPa，斷裂韌性為4-8MPa ?m"2。此外，通過(guò)本發(fā)明方法，可減少物 料的研磨時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作 進(jìn)一步介紹和說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例 1-20
[0024] 實(shí)施例1-20提供的碳化鎢基硬質(zhì)合金分別由下表1中所示的各物質(zhì)制成。
[0025] 表1實(shí)施例1-20中組成復(fù)合原料的各組分及質(zhì)量百分比
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種碳化鎢基硬質(zhì)合金，由復(fù)合原料制成，其特征在于，所述復(fù)合原料包括以下質(zhì)量 百分比的各組分：粘結(jié)劑8-20%，增益劑3-15%，余量為碳化鎢； 所述增益劑由鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔中的至少五種組成；所述 復(fù)合原料中，鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔的質(zhì)量百分比均分別小于或等 于5% ; 所述粘結(jié)劑由鈷粉組成，或由鈷粉和鎳粉組成，或由鈷粉與鐵粉組成，或由鈷粉、鎳粉 和鐵粉組成；所述復(fù)合原料中，鈷粉的質(zhì)量百分比為6-12%，鎳粉質(zhì)量百分比為0-6%，鐵 粉的質(zhì)量百分比為0-2%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述復(fù)合原料中，增益劑 的質(zhì)量百分比為3-13. 2%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述復(fù)合原料中，鈷粉的 質(zhì)量百分比為8%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述復(fù)合原料中，鎳粉的 質(zhì)量百分比為0-4%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述碳化鎢、鈷 粉、鎳粉、鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔的粒度均小于或等于1. 2 y m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述碳化鎢、鈷粉、鎳粉、 鑰粉、碳化f凡、碳化鉻、碳化鈦、碳化娃和氮化碳的粒度均為0. 5-1 y m。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述碳化鎢、鈷 粉、鎳粉、鑰粉、碳化釩、碳化鉻、碳化鈦、碳化硅和氧化釔的純度均大于或等于99. 9%。
8. -種如權(quán)利要求1所述碳化鎢基硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 研磨：分別稱(chēng)取各組分并混合在一起，得復(fù)合原料；向復(fù)合原料中加入石蠟，所述 石蠟的質(zhì)量是復(fù)合原料質(zhì)量的1-3% ;然后在50-70°C下研磨復(fù)合原料36-72h，接著真空干 燥 l_2h ; 52、 過(guò)篩：復(fù)合原料經(jīng)過(guò)大于或等于100目的篩，得過(guò)篩混合物； 53、 預(yù)燒結(jié)：將過(guò)篩混合物制成坯體，然后加熱坯體使其逐漸升溫至600-80(TC，然后 保溫70-90min，接著將坯體冷卻至室溫； 54、 燒結(jié)：在氮?dú)夂?或惰性氣體保護(hù)下或真空條件下，加熱坯體使其逐漸升溫至 1350-1430°C，然后保溫50-70min，接著將坯體冷卻至室溫。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟S1中， 研磨復(fù)合原料前，向復(fù)合原料中加入四氯化碳，使復(fù)合原料浸沒(méi)于四氯化碳中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述一種碳化鎢基硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，步驟S3中， 通過(guò)干壓成型將過(guò)篩混合物制成粗坯，然后對(duì)粗坯進(jìn)行冷等靜壓處理，形成坯體。
【文檔編號(hào)】C22C1/05GK104451322SQ201410693161
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】伍尚華, 陳健, 弓滿鋒 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)