[发明专利]一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，属于纳米复合材料的制备技术领域。

背景技术

WC-Co硬质合金是一种脆性材料，其强度与韧性间的矛盾制约了其发展。对纳米WC硬质合金研究发现，当显微组织减小到纳米尺度时合金的性能会发生突变，为解决硬质合金强度和韧性之间的矛盾提供了一条有效途径。纳米WC-Co粉体是一种具有高硬度、高热稳定性和高耐磨性的新型功能材料。因其良好的力学性能，使其在工具、精密模具、钻头等领域有广泛的应用前景。随着人们对纳米材料研究的不断深入，硬质合金的纳米化引起了硬质合金发展过程中一次巨大的革命。纳米硬质合金的研制将大大拓宽WC-Co硬质合金的应用领域，带动电子、计算机、汽车等领域的发展。随着发展的深入，对纳米WC-Co复合粉末的制备方法有了长足的进步和扩展，制备纳米WC-Co复合粉末的主要方法有喷雾转化法、溶胶-凝胶法、气固相反应法、机械合金化法等。喷雾转化法设备简单、原料易得，但是制备的粉末粒度不均匀、颗粒易团聚且成本较高；溶胶-凝胶法是分子级别的混合也不能保证混合均匀且易团聚。机械合金法设备简单、成本较低，但是分散不能保证绝对混合均匀且颗粒较大。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、制备的WC-Co纳米复合粉末分散性好、WC与Co的质量比可控的纳米WC-Co复合粉末的制备方法。

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，包括下述步骤：

第一步：纳米WC表面预处理

首先，按每200-1000ml敏化液中加入10gWC粉的比例，将纳米WC置于由SnCl₂·H₂O、盐酸组成的敏化液中，进行超声敏化处理后超声清洗；然后，按每200-1000ml活化液中加入10g WC粉的比例，将敏化后的纳米WC置于由PdCl₂、盐酸组成的活化液中，进行超声活化处理后超声清洗；然后按每200-1000ml含有分散剂的溶液中加入10g WC粉的比例，将活化后的纳米WC置于含有分散剂的溶液中，超声分散得到备用液；所述含有分散剂的溶液由乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮组成，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；

第二步：超声低温化学镀

按每克WC粉需20-100ml镀液的比例，将镀液加入到第一步所得备用液中，在25-70℃的温度下，进行超声低温化学镀，得到表面包覆Co的镀钴碳化钨粉；所述镀液包括下述组分按质量体积比组成：

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，所述纳米WC的粒度为30-200纳米。

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，超声敏化处理工序中，每升敏化液中含有的各组分的量为：

SnCl₂·H₂O  10-20g/L

盐酸        10-20mL/L，其中盐酸的质量百分浓度为10-37%。

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，超声活化处理工艺中，每升活化液中含有的各组分的量为：

PdCl₂ 0.5-1g/L

盐酸  10-20mL/L，其中盐酸的质量百分浓度为10-37%。

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，超声敏化、超声活化、超声分散、超声低温化学镀所采用的超声波功率为100-200W、频率为35-45KHz，室温下，超声敏化、超声活化、超声分散时间为5-10min。

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，步骤一中，所述含有分散剂的溶液中，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的质量百分浓度为1-4%。

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，第一步纳米WC表面预处理中，超声敏化以及超声活化处理后的超声清洗采用流动蒸馏水进行，清洗至洗液无色透明；超声波功率为100-200W、频率为35-45KHz。

本发明一种纳米WC-Co复合粉末的制备方法，第二步超声低温化学镀的施镀时间10-30min，镀液PH值控制在8-11。