[发明专利]含Al2O3钴基粘结相超细硬质合金粉末及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及金属合金领域，尤其涉及含Al₂O₃钴基粘结相超细硬质合金粉末及其制备方法和用途。

背景技术

我国是硬质合金生产大国，却不是硬质合金生产强国。与发达国家水平相比，我国的硬质合金产品质量较差，大部分产品性能偏低，仍属于低技术含量和低附加值的初级产品，使用寿命较短。

超细硬质合金具有优异的综合性能，是当今国内外硬质合金研究和开发的重要方向。制备超细硬质合金必须采用高质量的超细硬质合金粉末，但我国在此方面的研究和应用较为落后。

目前国内大多数企业在制备硬质合金混合料时，尤其是超细硬质合金混合料，采用的仍是碳化钨和钴粉湿磨方法，即将固相还原法制取的粒度较粗的钴粉与碳化钨粉及其它碳化物粉放入普通滚动球磨机中，经过长时间湿磨后制得。采用粒度较粗的钴粉和普通滚动磨工艺方法时，粒度较粗的钴粉(≥1μm)难以与超细碳化钨粉及其它碳化物粉(≤1μm)混合均匀，这致使超细硬质合金烧结后易产生钴池，并增加了硬质相晶粒聚集长大的趋势，从而导致超细硬质合金成品质量较差、使用寿命较低。另外，以纯钴粉作粘结相，粘结相中不含弥散强化相质点，也难以保证超细硬质合金成品的强度。

公开号为CN1450188A的中国专利申请公开了一种超细硬质合金及其制造方法，其合金由主要成分WC硬质相、Co-Al为粘结金属相和稀土金属元素相三者组成。如该专利背景技术中指出：由于液相烧结时易发生WC晶粒的长大，这给制备超细硬质合金造成了困难，为此人们曾通过采用镍作粘结金属或添加铬来提高耐腐蚀性能，以及曾通过在合金中添加抑制剂(Cr₃C₂、TaC和VC)或新的烧结方法来抑制晶粒长大，但是都无法达到既能提高耐腐蚀性又细化晶粒的综合效果，反而添加晶粒长大抑制剂会降低合金的性能，并且粉末越细越难达到抑制剂的均匀分布，会造成WC晶粒的偏向异常长大。为此，要制取超细硬质合金必须寻求新的配方和工艺。该专利中提供的合金的组成成分及重量含量如下：Co-Al粘结金属相：Al 13-20％，Co 80-87％；复合合金：Co-Al 10-15％，Re 1-3％，WC 82-89％。其制造方法为：首先由高能球磨制得粘结合金Co-Al；然后按所规定的硬质合金成分重量配比配料，并进行强化球磨，然后将球磨制取的硬质合金混合料进行真空烧结，烧结温度1360℃，保温时间20分钟，最后制得超细硬质合金。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了新配方的含Al₂O₃钴基粘结相超细硬质合金粉末及其制备方法和用途，生产工艺简单，成本低廉，适合于常规生产，该超细硬质合金粉末用于制备超细硬质合金可降低烧结后易产生钴池和晶粒聚集长大的趋势，并且提高超细硬质合金的耐磨性、硬度、抗弯强度和断裂韧性。

本发明一方面提供了一种含Al₂O₃钴基粘结相超细硬质合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)含Al₂O₃钴基粘结相超细粉末的制备：将草酸钴或碳酸钴与Al₂O₃粉末配制成Co-1wt％Al₂O₃成分，放入行星高能球磨机球磨30小时，将球磨后的粉末放入氢气还原炉中还原，还原温度为480℃，氢气流量为4m³/min，还原时间为90分钟，使粉末还原制得超细Co-1wt％Al₂O₃粉末；