[发明专利]一种超粗硬质合金包裹粉末及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种超粗硬质合金的包裹粉末及其制备方法。

背景技术

超粗硬质合金具有较高的红硬性及良好的抗热疲劳、抗热冲击性能，广泛应用于极端工况条件下的采矿、挖路及冲压模、冷镦模、轧辊等领域。国外大型采煤机配套的重载采煤机截齿及硬岩掘进机均采用晶粒度高于4μm的硬质合金。当碳化钨的晶粒度达到5μm以上时，硬质合金在保持较好强度的同时，可明显改变其塑性，产品可靠性大大提高，而目前我国难以制备晶粒度达到5μm以上、微观结构好、综合性能高的超粗硬质合金。

传统硬质合金生产中的混料过程均使用湿磨工艺，即将碳化钨与粘结相金属粉末，以酒精或汽油等为湿磨介质，按一定球料比在球磨机中球磨20h以上，以使混合相组元分布均匀。但湿磨工艺应用于制备超粗硬质合金具有明显的弊端：湿磨过程中，粗颗粒的碳化钨二次颗粒与一次颗粒易破碎，因此制备超粗硬质合金所需的原料碳化钨粉末粒度需达十几甚至几十微米以上，而大粒径的碳化钨粉末制备过程中碳化温度高，造成极大的能源耗费；球磨导致粉末颗粒破碎，晶型畸变，且粉末粒度难以控制；同时，湿磨所需球磨时间长，酒精、汽油等湿磨介质消耗量大，提高了生产成本。因此，碳化钨-钴复合粉的制备工艺问题是制备高性能、低成本超粗硬质合金的关键所在。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种品质优异的的超粗硬质合金包裹粉末，该粉末可用于生产性能优异的超粗硬质合金。本发明还提供了该粉末的制备方法，该方法流程简单、生产周期短且成本低。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述超粗硬质合金包裹粉末，其特征在于，所述超粗硬质合金包裹粉末包括如下重量百分比的组分：

钴 6～12%

晶粒抑制剂 0～2%

余量为碳化钨；

所述碳化钨的平均费氏粒度为3～8μm。

钴均匀包裹在碳化钨和晶粒抑制剂表面。

优选地，所述晶粒抑制剂选自碳化钛、碳化钽、碳化铌、碳化钒或碳化铬中的一种或多种。

优选地，所述晶粒抑制剂的平均费氏粒度为0.5～1.5μm。

上述超粗硬质合金包裹粉末是将钴粉制备流程与粉料混合过程相结合，利用化学共沉淀包裹反应和氢还原反应而制备，制备100g超粗硬质合金包裹粉末的具体步骤如下：

（1）将24.2～59.2g钴盐水合物溶于水，配制成浓度为65～91.5g·L^-1的钴盐溶液，于50～80℃水浴条件下加热；

（2）将88～94g碳化钨和0～2g晶粒抑制剂加入加热后的钴盐的水溶液中，50～80℃恒温搅拌30～60min后得混合料浆；

（3）将15.9～31.8g(NH₄)₂C₂O₄·H₂O溶于水，配制浓度为34.1～68.2g·L^-1的草酸铵溶液，于50～80℃水浴条件下加热；

（4）将加热后的草酸铵溶液作为沉淀剂全部加入混合料浆中，50～80℃恒温搅拌30～60min，然后停止加热，继续搅拌30～60min，使生成的草酸钴沉淀包裹在碳化物颗粒表面；待混合料浆冷却至25℃以下后，依次经过滤、洗涤和干燥，得超粗硬质合金包裹粉末前驱体；

（5）将超粗硬质合金包裹粉末前驱体于450～600℃、氢气流量为1～4m³/min的条件下还原1～2.5h，使草酸钴还原成钴，得超粗硬质合金包裹粉末。

优选地，步骤（1）所述钴盐水合物为CoCl₂·6H₂O、CoSO₄·7H₂O或Co(NO₃)₂·6H₂O。

优选地，步骤（1）所述钴盐为氯化钴、硫酸钴或硝酸钴。

优选地，步骤（4）所述干燥是在100～120℃条件下恒温干燥1～3h。

优选地，步骤（4）所述洗涤是用净水洗涤1～2次。