[发明专利]一种超粗硬质合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金的制备方法，具体涉及一种超粗硬质合金的制备方法。

背景技术

超粗晶粒度的硬质合金市场需求量大，可替代相关使用领域的进口产品，可满足国内客户对此类产品的需求，应用领域更广，售价更高，效益更好。制备的低钴硬质合金用于生产筑路齿，高钴硬质合金用于生产截煤齿，根据采煤机械的大小和截煤齿尺寸的不同选择不同的材质。

现有技术中，化学包覆法和纳米粉末溶解法是超粗晶WC-Co硬质合金制备的主要方法，但现有方法均存在制备复杂，成本投入大等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中超粗晶硬质合金的制备方法均存在工艺复杂的问题，目的在于提供解决上述问题的一种超粗硬质合金的制备方法。

本发明中，该超粗晶硬质合金的研发，是将原来钴(Co)10％的普通粗颗粒(WC晶粒度2.4μm左右)，通过技术改进，研制成同牌号(合金成份基本未变)的超粗合金(WC晶粒度4.0-5.5μm，其相关性能参数接近维特根公司生产的同种型号的产品。

本发明通过下述技术方案实现：

一种超粗硬质合金的制备方法，包括：

向固体原料中加入湿磨介质进行混合湿磨，湿磨的研磨体采用柱状的合金棒，湿磨后进行干燥制成平均粒径为3.0～5.0μm的混合料；所述固体原料包括成型剂、粒径为1～2μm的钴粉和粒径为12～20μm的超粗碳化钨；

将混合料压制成压坯，压坯烧结后，再经过低压以及表面处理后即可制成超粗晶WC-Co硬质合金。

本发明通过上述工艺参数的优化，能有效制备出较大晶粒度的合金，尤其是原料的优化选择以及柱状的合金棒的优化选择，能有效增加制成的超粗晶WC-Co硬质合金的晶粒度，将原有晶粒度为2.4μm提高到4.0～5.5μm，进而有效使硬质合金的强度、抗冲击性能增加，效果十分显著。

进一步，所述研磨体与固体原料的质量比为1～2.5:1，优选为1.5～2:1；柱状的合金棒的直径为10mm，柱状的合金棒的长度为18mm。所述湿磨介质为无水酒精，无水酒精的加入量为0.2～0.3L/Kg。所述湿磨时间为10～21h；优选为10～15h。

通过上述条件的优化，不仅仅能有效减少WC晶粒破碎，使制备出的硬质合金的晶粒度大于5.0，进一步增加硬质合金的强度、抗冲击性能。并且，通过上述条件的优化组合，还能有效减少湿磨时间、湿磨介质投入量、研磨体加入量、原材料的投入成本；即，将原有的10～21h的研磨时间减少到现有的10～15h，将湿磨介质的投入量从原有的0.3mL/Kg～0.4mL/Kg下调到0.2～0.3L/Kg，将研磨体的加入量从原有的4:1左右调整为1.5～2:1。

并且，通过上述条件的优化后还能有效降低钴的含量，即，钴含量略有下调，WC的比例略有上升，因为钴的价格目前比WC价格更高(高出30％以上)，钴含量的降低，使得合金中的原料成本略有下降。但由于合金的晶粒度长粗，合金强度增加，因此，合金的抗冲击性能反而更好。因而，通过本发明工艺的优化，能达到：降成本，提高质量的双重效果，效果十分显著。

优选地，所述钴粉占固体原料总重量的7～13wt％。所述成型剂为石蜡，石蜡占钴粉和超粗碳化钨总重量的1～2.5wt％。

更进一步，所述混合料先过200～500目筛网，再放入制粒机中制粒，最后在压机中压制成压坯，压制时的压力为60～95MPa。同时，本发明中压机上的模具采用合金材料构成，该模具的收缩系数为1.23～1.26。在粉末压制行业，因为压制的产品有一定的收缩性，因而模具一般比样胚设计尺寸大。该模具的收缩系数的介绍记载在陈楚轩老先生编著的《硬质合金质量控制原理》一书的压制成型部分。

本发明中模具的收缩系数由原来的1.21相应的调整为1.23～1.26之间，并且模具材质由原来的钢模相应调整为合金模具。通过上述模具的收缩系数、模具材料组成的调整以及制粒的前处理工艺，有效解决超粗晶混合料流动性差及成型困难等问题，确保产品毛胚不分层、无裂纹、不出现未压好等现象，同时，大大延长了模具的使用寿命。

本发明同时优化了压坯烧结时的烧结过程，具体过程为：

首先进行高温真空烧结：将压坯在350～450℃条件下保温，退去成型剂并脱氧脱气，再将烧结温度增加至1450～1550℃，保温一小时，冷却至常温；然后再进行低压烧结：升温至1150～1250℃，加压45～55公斤，边加压边升温至1350～1450℃，保温保压一小时，最后冷却至常温即可。