[发明专利]采用机械合金化制造WC-Co纳米复合粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合粉体制备技术，尤其涉及一种采用机械合金化制造WC-Co纳米复 合粉的方法。

背景技术

随着对现代材料加工的要求越来越高，对高强硬度碳化钨硬质合金刀具材料的需 求迫在眉睫，而纳米碳化钨硬质合金能有效地解决了传统碳化钨硬质合金硬度与强度之间 的矛盾，制备出“双高”的刀具材料，当WC-Co硬质合金中WC硬质相的晶粒尺寸小于0.5μm时， Co粘结相为纳米级，此时不仅硬质合金的抗弯强度可增加一倍多，硬度也会有明显增加。因 此，纳米WC-Co复合粉的制备成为超硬工具领域的研究热点。CN201310411270.7公布了“一 种纳米WC-Co复合粉末的制备”，其在纳米WC粉上化学镀钴，虽然得到均匀的金属镀钴层，但 工艺复杂，且在制备过程中反应物质过多，容易留有残渣。CN201010152780.3公布了“纳米 WC-Co复合粉制备方法”，它是在配方中直接加入可溶性碳源，且在碳化、调碳工序中通过 调节混合气体的氢碳比例精确控制碳含量，从而制得纳米WC-Co复合粉，但过程难以控制， 且成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用机械合金化制造WC-Co纳米复合粉的方法，通过这 种制造方法获得操作简单易控、制作成本低、产品均匀分布复合效果好的WC-Co纳米复合 粉，使之具备理想的高强硬度性能。

为实现以上目的，本发明采用机械合金化制造WC-Co纳米复合粉的方法的操作步 骤如下：

步骤a：将纳米WC粉和纳米Co粉按质量比（90-94）:（6-10）的比例配制，放入硬质合金球 磨罐中；

步骤b：在球磨罐中，加入粉体总质量5-7%的无水乙醇作为球磨介质和相当于粉体总质 量的30-50倍的硬质合金磨球；

步骤c：在球磨罐中进行气氛处理，使之形成保护气氛后开始球磨，球磨时间为24-48小 时，球磨结束，静置，待粉料和磨球充分冷却后在手套箱中取出粉末，即制得均匀分布的WC- Co纳米复合粉。

所述气氛处理是在球磨罐中充入惰性气体。

所述惰性气体为氮气或氩气中的一种或两者混合气体。

所述气氛处理是在球磨罐中抽真空。

本发明采用机械合金化制造WC-Co纳米复合粉的方法具有以下特点：

1、球磨介质为无水乙醇，防止机械合金化过程中发生“冷焊”现象。

2、磨球为不同大小和比例的硬质合金球，以提高机械合金化的复合效果。

3、球磨罐是硬质合金材质，以降低机械合金化过程中球磨罐对粉体的污染。

4、球磨罐中充入的保护气体为氮气或氩气，避免在机械合金化过程中粉体的氧 化。

上述采用机械合金化制造WC-Co纳米复合粉的方法可获得均匀分布的WC-Co纳米 复合粉，从而满足对硬质合金刀具材料高强度和高硬度的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明采用机械合金化来制造WC-Co纳米复合粉的方法作 进一步详细说明。

本发明采用机械合金化来制造WC-Co纳米复合粉的方法，其具体步骤为：将纳米WC 粉和纳米Co粉按质量比（90-94）:（6-10）的比例配制，放入球磨罐中。在硬质合金球磨罐中， 加入粉体总质量5-7%的球磨介质和30-50倍的磨球，在有气氛保护或真空条件的硬质合金 球磨罐中球磨24-48小时，球磨结束后，静置，以使粉料和硬质合金磨球充分冷却后在手套 箱中取出粉末，即制得均匀分布的WC-Co纳米复合粉。根据不同参数列举以下三个实施例。

实例1：将纳米WC粉和纳米Co粉按质量比92:8的比例配制，放入球磨罐中。在硬质 合金球磨罐中，加入粉体总质量6%的无水乙醇和40倍的磨球，在氮气保护条件的硬质合金 球磨罐中球磨32小时，球磨结束后，静置，以使粉料和硬质合金磨球充分冷却后在手套箱中 取出粉末，即制得WC-Co纳米复合粉。

实例2：将纳米WC粉和纳米Co粉按质量比90:10的比例配制，放入球磨罐中。在硬质 合金球磨罐中，加入粉体总质量5%的无水乙醇和50倍的磨球，在氩气保护条件的硬质合金 球磨罐中球磨24小时，球磨结束后，静置，以使粉料和硬质合金磨球充分冷却后在手套箱中 取出粉末，即制得WC-Co纳米复合粉。