[发明专利]一种含ZrO2(3Y)的细晶WC-6Co硬质合金

说明书

为了改善WC‑Co硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种含ZrO₂(3Y)的细晶WC‑6Co硬质合金。采用WC粉末、CO粉末、ZrO₂（3Y）粉末及CeO₂粉末为原料，ZrO₂(3Y)及CeO₂粉末的添加能够提高硬质合金的力学性能。其提升硬质合金力学性能的机理为ZrO₂(3Y)及CeO₂粉末能够抑制硬质合金晶粒在烧结过程中的长大，使硬质合金具有更均匀的内部结构及更高的致密化程度。所制得的含ZrO₂(3Y)及CeO₂的细晶WC‑6Co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细晶WC‑Co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，尤其涉及一种含ZrO₂(3Y)的细晶WC-6Co硬质合金。

背景技术

WC-Co硬质合金以其硬度高、红硬性高、抗压强度高、耐磨性好，耐蚀性与抗氧化性良好，广泛应用于切削刀具、矿用工具、模具、量具、耐磨零件以及机械密封等工业领域，被称为“现代工业的牙齿”。超细WC-Co硬质合金具有比普通WC-Co硬质合金更高的硬度、更好的耐磨性、更高横向断裂强度以及更良好的断裂韧性等优越性能，被广泛应用于金属切削加工、耐磨零件等领域，具有巨大的市场需求。

二氧化锆（化学式：ZrO₂）是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化铪。化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂，亦是人工钻的主要原料。能带间隙大约为5-7eV。二氧化铈英文名为CeriumOxide，是一种铈的氧化物，分子量为172.11，化学式为CeO，铈在此的化合价为+4价，有强氧化性，为白色或黄白色固体，难溶于水。二氧化铈的摩尔质量为172.115g/mol。熔点2400℃，沸点3500℃。二氧化铈可由三氧化二铈氧化而制得：2CeO+O→4CeO。二氧化铈一般不能与常见的酸反应。

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，设计了一种含ZrO₂(3Y)及CeO₂的细晶WC-6Co硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

含ZrO₂(3Y)及CeO₂的细晶WC-6Co硬质合金的制备原料包括：费氏粒度2.5μm、含碳量6.13%的WC粉末，费氏粒度1.0μm的CO粉末，含3%Y₂O₃稳定剂的ZrO₂（3Y）粉末及CeO₂粉末。

含ZrO₂(3Y)及CeO₂的细晶WC-6Co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，球磨介质为无水乙醇，球料比为7：1，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℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，压制压力为150MPa。将制好的压坯放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为70min。

含ZrO₂(3Y)及CeO₂的细晶WC-6Co硬质合金的检测步骤为：密度采用阿基米德排水法测定，硬度采用洛氏硬度机测量，抗弯强度采用万能材料试验机测定，矫顽磁力采用矫顽磁力机测定，磁性钴含量采用钴磁测量仪测定，金相组织采用JSM360扫描电子显微镜观察。