[发明专利]硬质合金以及制备方法

说明书

本发明公开了硬质合金以及制备方法。该方法包括：将硬质相粉以及溶剂混合并进行球磨处理，以便形成球磨产物；对所述球磨产物进行干燥处理；对经过所述干燥处理的所述球磨产物进行加压烧结处理，以便获得所述硬质合金。该方法操作简单，成本低廉，制备的硬质合金可以有效缓解由于烧结过程中晶粒长大而导致的内部组织不均匀、晶粒尺寸大于预期尺寸等问题。

技术领域

本发明涉及合金制备领域，具体的，本发明涉及硬质合金以及制备方法。

背景技术

WC-Co硬质合金由于其高密度、高硬度、高韧性、良好的耐磨性，在机械加工、耐磨材料、石油、矿山、模具及军工装甲武器领域有着广泛的应用。尤其是当硬质合金的晶粒细化到亚微米甚至是纳米级别时，将会大大提高其硬度及韧性性。

然而，目前细晶粒的硬质合金及其制备方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列认识和发现而完成的：

目前细晶粒硬质合金的制备较为困难且技术进展缓慢，制备的细晶粒硬质合金的性能也难以达到预期的效果。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于细晶粒硬质合金在烧结过程当中，由于晶粒容易长大，导致内部组织不均匀，且使得最终获得的硬质合金中的晶粒大于预期的晶粒，使其性能达不到预期的效果。因此，如能控制烧结过程中微纳晶粒尺寸的保持，将大幅提高制备的硬质合金的性能。

有鉴于此，本发明提出了一种制备硬质合金的方法。该方法通过控制原料粉末的粒径，并在加压条件下，快速实现烧结过程，从而可以获得晶粒尺寸在亚微米级别的硬质合金。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备硬质合金的方法。该方法包括：将硬质相粉以及溶剂混合并进行球磨处理，以便形成球磨产物；对所述球磨产物进行干燥处理；对经过所述干燥处理的所述球磨产物进行加压烧结处理，以便获得所述硬质合金。该方法操作简单，成本低廉，制备的硬质合金可以有效缓解由于烧结过程中晶粒长大而导致的内部组织不均匀、晶粒尺寸大于预期尺寸等问题。

根据本发明的实施例，该方法进一步包括：将所述硬质相粉、粘结相粉、抑制剂以及所述溶剂混合并进行所述球磨处理，所述硬质相粉、所述抑制剂以及所述粘结相粉按照质量比为(96-100)：(0-0.1)：(0-4)进行所述混合。降低粘结相粉的比例，可以提高形成的硬质合金的硬度，同时保证一定的韧性。

根据本发明的实施例，所述硬质相粉包括WC粉末、TaC粉末以及TiC粉末的至少之一；所述粘结相粉包括Co粉末、Ni粉末以及Al粉末的至少之一；所述抑制剂包括VC粉末以及CrC粉末的至少之一。

根据本发明的实施例，所述溶剂为去离子水或无水乙醇，所述球磨处理的时间为50～150小时。由此，可以进一步提高球磨处理的效果。

根据本发明的实施例，所述干燥处理是通过以下步骤实现的：将所述球磨产物置于喷雾塔中进行制粒并干燥，以便所述球磨产物形成球形颗粒，所述球形颗粒的粒径为0.6～3微米。由此，可以进一步降低最终获得的硬质合金中的晶粒尺寸。

根据本发明的实施例，所述加压烧结处理的真空度为3～20Pa，烧结压力为20～60MPa。由此，可以提高烧结处理的效果，缩短烧结处理所需的时间，从而缓解烧结处理过程中晶粒长大而导致的负面影响，防止低粘结相原料在烧结过程中开裂。

根据本发明的实施例，所述加压烧结处理的烧结温度为1300～2100摄氏度，升温速率为30～150摄氏度/min。由此，可以进一步提高烧结处理的效果，缩短烧结处理所需的时间。