[发明专利]含片状碳化钨颗粒的物料及其制法和使用其制合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质合金，特别是涉及一种含片状碳化钨(WC)颗粒的物料及其制法。本发明还涉及使用该物料制备合金的方法。

背景技术

硬质合金具有高弹性模量、高硬度、优异的热稳定性、高温抗氧化性和耐蚀性，在机加工、采矿等行业中具有广泛地应用。通常，可以通过改变硬质合金中碳化钨(WC)的粒度、钴(Co)含量和其它碳化物的添加量来改变硬质合金的硬度（即耐磨性）以及强度和韧性（即抗断裂性能），从而使硬质合金广泛用于各种场合。但是存在一个矛盾的问题：如果提高了耐磨性，则会降低抗断裂性能，相反若提高了抗断裂性能，则耐磨性又会下降。

由于WC晶粒的(001)晶面比其他晶面具有更高的硬度，而(100)晶面具有更高的弹性模量，因此在相同粘接相含量和同等合金粒度的条件下，片晶合金具有更高的硬度和更好的抗裂纹扩展能力，表现出更好的硬度和韧性组合。由此可通过使硬质合金中具有较多的片状WC晶粒来使硬质合金得到强化增韧。

中国专利公开CN101117673A“含(大块)板状碳化钨晶粒的硬质合金的制备方法”公开了一种以板状WC单晶为晶种，WC和Co为原料，采用高能球磨并热压烧结制备硬质合金的方法。硬质合金中WC晶粒较粗并且为板状晶与常规晶粒组成的混晶结构。由于晶粒较为粗大，对硬质合金的强化不利。

中国专利公开CN1068067C“含片晶碳化钨的硬质合金及其制备方法”公开了首先制备出含Co₃W₃C、Co₆W₆C等的片晶WC形成粉末，再采用该片晶WC形成粉末、碳源化合物为原料制备合金。在这种方法中，由于在合金制备时原料中含有如Co₃W₃C，Co₆W₆C等脱碳相，因此若要在合金中得到理想的WC和Co两相合金，必须在原料中添加较多的游离碳进行调碳。这些游离碳不但会影响原料的压制性能，而且提高了在所制备的硬质合金产品中的孔隙度，因而而影响硬质合金产品的性能。在中国专利公开CN1990888A、中国专利CN201010583277.3等公开的方法中均具有相同的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种含片状碳化钨颗粒的物料和其制法。该物料中片状碳化钨颗粒的(001)晶面发育较好，并且碳化钨颗粒的含量较高，游离碳含量低，片状碳化钨颗粒的粒度可控。此外，本发明还涉及使用该含片状碳化钨颗粒的物料制备合金的方法。

根据本发明的第一方面，提出了一种含片状碳化钨颗粒的物料，其中片状碳化钨的重量含量为70~97％，粘结相材料的重量含量为3~30％，余量为不可避免的杂质，其中物料中化合碳的重量∶钨元素的重量在6∶94~6∶90之间，当使用铜靶Ka射线进行X射线衍射分析，片状碳化钨的(001)晶面和(101)晶面的峰强分别表示为hWC(001)和hWC(101)时，所述片状碳化钨满足hWC(001)/hWC(101)≥0.65。

碳化钨满足hWC(001)/hWC(101)≥0.65意味着片状碳化钨晶粒的(001)晶面发育较好，即在碳化钨晶粒中，高硬度的(001)晶面占的比例较大。此外片状碳化钨的重量含量为70~97％，含量较高，有助于使用该含有片状碳化钨颗粒的物料制备含片状碳化钨的合金。另外，物料中化合碳的重量∶钨元素的重量在6∶94~6∶90之间意味着在该含片状碳化钨颗粒的物料中，化合碳的存在形式绝大部分为碳化钨，杂相非常少，方便了该含片状碳化钨颗粒的物料在制备合金中的应用。

在一个实施例中，粘结相材料选自铁、钴、镍中的至少一种。在另一个实施例中，含片状碳化钨颗粒的物料的Fsss粒度在1.0~3.0μm之间。

根据本发明的第二方面，提出了一种制备上述的含片状碳化钨颗粒的物料的方法，包括：

步骤一：将钨粉进行扁平处理；

步骤二：将经步骤一处理后的钨粉与粘结相材料和碳源物质均匀混合得到原料粉末；

步骤三：将在步骤二中得到原料粉末进行碳化，得到含片状碳化钨颗粒的物料。