[发明专利]一种WC-Fe-Ni-Co硬质合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种WC‑Fe‑Ni‑Co硬质合金的制备方法，以WC粉末为硬质相，Fe粉、Ni粉和Co粉为粘结金属，按照质量比为WC：Fe：Co：Ni＝25：8：9：8取料并放入球磨机中进行球磨，以97#汽油为球磨介质，球磨后的料将加入成形剂，球磨后干燥，然后用两步烧结法在真空度为0.1Pa的真空烧结炉中进行烧结，最终制得WC‑Fe‑Ni‑Co硬质合金。该硬质合金具有优异的力学和机械性能，其孔隙率为0.03％，其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为952MPa，2850MPa和22.4MPa·m1/2。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种WC-Fe-Ni-Co硬质合金的制备方法。

背景技术

传统的硬质合金是以难熔金属硬质化合物为基准，以金属为粘结相，用粉末冶金的方法制备而成。由于Co具有良好的润湿性、屈服和加工硬化行为，而WC具有高熔点、硬度、化学稳定性和热稳定性的特点，所以WC-Co硬质合金得到广泛的应用。硬质合金具有高的硬度、强度、韧性和极好的耐磨性，自从其出现以来就在切削、钻探、矿山、机加工及耐磨件等发挥极其重要的作用。但Co作为非常重要的稀缺战略金属，其价格波动且逐年上涨，并且对环境的负面影响也需要被考虑，因而，在不损害硬质合金性能的基础上，用更低价格、更少污染的金属部分或者全部替代Co作粘结相，具有非常大的潜力。

在铁族金属中，由于铁和镍具有更低的价格、更少的污染和良好的润湿性，因此铁和镍被认为是理想的Co的替代金属。随着人们对资源和环境越来越重视，开发具有环境友好型的WC-Fe-Ni-Co成为当前世界的普遍共识。

发明内容

本发明旨在提供一种WC-Fe-Ni-Co硬质合金的制备方法，以WC粉末为硬质相，Fe粉、Ni粉和Co粉为粘结金属，97#汽油为球磨介质，加入成形剂，在一定真空度的真空烧结炉中进行两步烧结，本发明简单易操作，能耗低，成本低，绿色环保，所得WC-Fe-Ni-Co硬质合金具有优异的力学和机械性能，其孔隙率为0.03％，其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为952MPa，2850MPa和22.4MPa·m1/2。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种WC-Fe-Ni-Co硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)以WC粉末为硬质相，Fe粉、Ni粉和Co粉为粘结金属，将其按照质量比为WC：Fe：Co：Ni＝25：8：9：8取料并放入球磨机中，以97#汽油为球磨介质，球料比为3:1，研磨球为硬质合金球，在氩气保护下，以100r/min的速度在球磨机中球磨混料15h；

(2)球磨后的物料加入成形剂继续球磨30min，然后将物料在60℃的真空干燥箱中干燥3h；

(3)将干燥后的混合粉末在130MPa的压力下冷压成直径为30mm的圆柱状压坯，将压坯在一定真空度的真空烧结炉中进行真空烧结，烧结过程分两步：先以5℃/min的速率升温至600℃，在该温度下保温2h；然后再以10℃/min的速率升温至1400℃，在该温度下保温3h；烧结完成后随炉自然冷却至室温，即得到WC-Fe-Ni-Co硬质合金。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种WC-Fe-Ni-Co硬质合金的制备方法，其中，步骤(2)中所述的成形剂按照重量份数的组成为：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯5份，聚异戊二烯8份，顺丁橡胶6份，溶剂97#汽油80份。

前述的一种WC-Fe-Ni-Co硬质合金的制备方法，其中，步骤(2)中所述成形剂的加入量为WC、Fe、Ni、Co粉末总质量的1-2％。