[发明专利]WC-稀土-Co逐层包覆硬质合金复合粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质合金复合粉末的制备方法，尤其涉及一种WC-稀土-Co逐层包覆硬质合金复合粉末的制备方法。

背景技术

由于WC-Co(碳化钨-钴)类硬质合金比其它硬质合金具有更高的硬度、韧性及优良的耐磨性和耐腐蚀性能，使之在金属切削加工、矿山钻探及耐磨零部件等领域中得到广泛的应用。Co在WC-Co中起着粘结剂的作用，提高合金的抗弯强度。

稀土对硬质合金性能有明显的改善作用。大量研究表明，在硬质合金中添加稀土可以提高材料的机械性能，能使硬质合金的硬度、强度、韧性都有较大的提高。

在传统的稀土改性WC-Co硬质合金粉末制备方法中，WC粉、Co粉和稀土氧化物采用球磨机械混合方法制得，这种方法存在耗时长、容易引入杂质等问题，另外，少量的Co粉和稀土氧化物难以在WC粉中得到均匀混合，容易产生偏聚，使在粉末烧结过程中产生局部晶粒异常长大，降低了硬质合金的综合力学物理性能。

发明内容

本发明针对上述现有技术中稀土改性WC-Co硬质合金粉末制备时Co和稀土氧化物在混料中易出现分散不均匀等问题，提供一种新型WC-稀土-Co逐层均匀包覆硬质合金复合粉末的制备方法。该制备方法工艺简单、生产成本低、效率高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种WC-稀土-Co逐层包覆硬质合金复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将WC粉体加入到化学活化液中，室温下超声搅拌处理15～30min；静止沉降后分离化学活化液，再用去离子水清洗化学活化预处理后的WC粉体3次；

步骤二：将步骤一化学活化预处理后的WC粉体加入到稀土氧化物悬浊液中，室温下超声搅拌处理1～2h；静止沉降后分离稀土悬浊液，再用去离子水清洗稀土包覆WC粉体，分离游离的稀土氧化物；

步骤三：将步骤二处理后的稀土包覆WC粉体加入到化学镀液中，搅拌5～15min，先于60～80℃水浴锅保温，至有气泡产生，转入40～60℃超声池进行超声搅拌镀Co，反应过程中有气泡产生，待无气泡产生化学镀Co完毕，静止沉降后分离化学镀液，再用去离子水清洗粉体3次，将粉体放入60～80℃恒温干燥箱干燥6h，即得WC-稀土-Co逐层包覆硬质合金复合粉末。

上述的制备方法中，用于超声搅拌的超声波频率为40KHz，超声波功率为300～400W。

上述的制备方法中，所述的化学活化液包括下述成分：

40％氢氟酸(HF)：  20～40ml/L；

氟化铵(NH₄F)：    2～4g/L。

所述的化学活化液采用一定含量的40％的氢氟酸(HF)和氟化铵(NH₄F)的水溶液作为化学活化预处理的溶液组分。配制方法(以1L溶液为参考)：先将2～4g氟化氨溶于0.5L去离子水中，待完全溶解后加入20～40ml氢氟酸，搅拌均匀后倒入去离子水至1L。将WC粉体置于化学活化液中进行化学活化预处理，目的使WC表面产生较大的活性，有利于对稀土氧化物的吸附以及增强化学镀Co时与Co的结合力。

上述的制备方法中，所述的WC粉体相对于化学活化液的装载量为1g/10ml。

上述的制备方法中，所述的稀土悬浊液稀土氧化物浓度为1～10g/L。稀土悬浊液配置方法(以1L悬浊液为参考)：称取1～10g的稀土氧化物，倒入去离子水至1L，搅拌均匀。

上述的制备方法中，所述的稀土氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化钇、氧化钕和氧化镨的一种或多种。

上述的制备方法中，所述的稀土氧化物的粒径为20～80nm。

上述的制备方法中，所述的化学活化预处理后的WC粉体相对于稀土悬浊液的装载量为1～10g/L。

上述的制备方法中，所述的化学镀液配方如下：

上述的制备方法中，因化学活化预处理后的WC粉体表面产生了很多的台阶状缺陷，其中，稀土元素在周期表中处于第三副族，它的4f电子对原子核的封闭不严密，其屏蔽系数比主量子数相同的其它内电子要小，有较大的有效核电荷数，表现出较强的吸附能力。因此，稀土氧化物能够优先吸附在WC粉体表面的缺陷处，形成了均匀包覆稀土氧化物的WC粉体。

上述的制备方法中，粉体化学镀时，在其具备催化活性的粉体表面，被还原金属粒子形核、长大、聚集而形成金属镀层，化学镀Co包覆WC-稀土粉体表面Co层覆盖完整，致密均匀，为高性能稀土改性WC-Co硬质合金的制备奠定了基础。

附图说明