[发明专利]一种WC-Co超粗硬质合金

说明书

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种WC‑Co超粗硬质合金。采用WC粉末、CoCl₂·6H₂O、(NH₄)₂C₂O₄·H₂O为原料，一步还原法制备的WC‑Co混合粉末晶粒细小，Co粉呈树枝状包裹在WC粉末表面。WC‑Co混合粉末能够使硬质合金内部具有更均匀的组织结构，更完整的WC晶粒，这是硬质合金力学性能提升的关键。所制得的WC‑Co超粗硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑Co超粗硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种WC-Co超粗硬质合金。

背景技术

硬质合金是由一种或多种高硬度、高模量的间隙化合物与过渡族金属或其合金组成的复合材料。硬质合金优于其他金属材料之处就在于其具有非常高的硬度、强度及较好的耐磨性。按照国际标准《硬质合金显微组织金相测定：第2部分碳化钨晶粒尺寸的测量》规定，超粗晶硬质合金是指WC截线晶粒度大于6.0μm的硬质合金。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。

粗晶合金的设计结构原理是：WC晶粒粗，比表面积小，使合金中钴层增厚，从而提高合金的冲击韧性。合金中钴含量的减少，合金中WC含量的增加，提高合金的耐磨性。低钴粗晶合金的综合作用使得合金的韧性好，耐磨性高。目前在超粗晶硬质合金的制备过程中，得到所需晶粒尺寸的超粗晶硬质合金是件非常困难的工作。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Co硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种WC-Co超粗硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

WC-Co超粗硬质合金的制备原料包括：费氏粒度为4.1μm、含碳量为6.13%的WC粉末，纯度≥99.0%的CoCl₂·6H₂O，纯度≥99.5% 的(NH₄)₂C₂O₄·H₂O。

WC-Co超粗硬质合金的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为直径8mm的硬质合金球，球磨机转速为60r/min，球磨时间为48h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃。将制好的粉末加至单柱液压机中进行压制成形，压制压力为230MPa。将制好的压坯放入低压烧结中进行烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为120min。

WC-Co超粗硬质合金的检测步骤为：显微形貌观察使用Quanta0扫描电镜，物相组成分析使用D/max25X射线衍射仪，钴磁含量使用Z30钴磁测量仪，矫顽磁力使用ZD40矫顽磁力自动测量仪，硬度使用500MRA洛氏硬度计，密度使用FA1104J电子天平，断裂韧性和抗弯强度使用Instron3369万能力学试验机。

所述的WC-Co超粗硬质合金，一步还原法制备的WC-Co混合粉末晶粒细小，Co粉呈树枝状包裹在WC粉末表面。

所述的WC-Co超粗硬质合金，WC-Co混合粉末制备的WC-8Co超粗硬质合金具有更加均匀的组织结构、更优异的力学性能。硬质合金内部的晶粒尺寸约为9.7μm，密度为14.63g·cm^-3，硬度为87.6HRA，抗弯强度2438MPa，断裂韧性20.92MPa·m^1/2。

所述的WC-Co超粗硬质合金，WC-Co混合粉末制备的WC-8Co超粗硬质合金中WC晶粒发育完整，没有缺陷产生。

本发明的有益效果是：