[发明专利]基于钨钴的增强型硬质合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金材料技术领域，更具体地，涉及基于WC-8Co钨钴的增强型硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。

硬质合金具有很高硬度和耐磨性、良好的弹性模量、很高的抗压强度、较好的化学稳定性和低的热膨胀系数；作为一种高效工具材料和结构材料，其应用领域不断拓展，对工业发展和科学技术进步起到了重要的推动作用。尤其是与其他硬质合金相比具有更高的硬度、韧性及优良的耐磨性的钨钴类硬质合金被广泛应用于金属切削加工、金属成形工具、矿山钻探以及耐磨部件等方面。

在如何保证钨钴类硬质合金硬度不降低的情况下，提高合金的抗弯强度一直是合金工作者研究的重点。硬质合金由硬质相和粘结相组成，硬质相的均匀分布、粘结相对硬质相的接触面积、粘结相康裂纹扩展能力影响着合金的抗弯强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对WC-8Co硬质合金(Co含量为8wt％)，引入金属氧化物用于提高WC-8Co硬质合金的强韧性和耐磨性，提供基于WC-8Co钨钴的增强型硬质合金。

本发明还提供基于钨钴的增强型硬质合金的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供基于钨钴的增强型硬质合金，以WC-8Co为基础，加入金属氧化物，所述金属氧化物为ZrO₂、La₂O₃、Y₂O₃的三种，按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：

本发明围绕提高WC-8Co硬质合金的强韧性和耐磨性，引入金属氧化物ZrO₂、La₂O₃和Y₂O₃，其反应机理如下：

La₂O₃可抑制硬质合金组织WC晶粒聚集生长,使组织均匀,WC相邻接度减小,WC/Co接触面积增大,提高抗弯强。

ZrO₂晶粒在应力诱导下发生相变，改变合金组织结构，诱导裂纹偏转及弯曲，降低裂纹扩展驱动力，裂纹分支弱化，产生相变增韧，同时ZrO₂在烧结过程中生成细小弥散的ZrO₂质点，固溶于Co相中，强化粘结相，使得粘结相中裂纹的稳定长大区域缩小，显微裂纹萌生和长大的负荷增大。

Y₂O₃能抑制Co的晶型转变，增韧Co粘结相。稀土在合金烧结过程中，吸收杂质，改善Co的润湿性，从而强化合金抗弯及断裂性能。

优选地，所述基于钨钴的增强型硬质合金，按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：

优选地，所述基于钨钴的增强型硬质合金，按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：

本发明还提供基于钨钴的增强型硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

S1.按照所述基于钨钴的增强型硬质合金的配比进行配料进行湿磨，湿磨结束后得到浆料；

S2.将浆料干燥，干燥完毕的料粉进行掺胶制粒，然后压制成型，再进行脱胶烧结，最终得到所需形状的基于钨钴的增强型硬质合金。

优选地，步骤S1中所述WC粉费氏粒度为2um，所述Co粉费氏粒度为1.5um。

优选地，步骤S1中所述湿磨的湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精。

优选地，步骤S1中所述湿磨的时间为20～40h。

优选地，步骤S1中所述湿磨的球料比为3:1。

优选地，步骤S2中烧结温度为1400～1600℃，烧结时间为1h。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：