[发明专利]一种以纳米WC-Co复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法

说明书

本发明公开了一种以纳米WC‑Co复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法，其是以纳米WC‑Co复合粉末为原料，经掺成型剂捏合、挤压成型、毛坯干燥和压力烧结各工序过程，获得超细晶硬质合金棒材。本发明的方法不需酒精湿磨、喷雾造粒等工序，避免了湿磨物料不均匀、物料脏化、球磨产生晶格畸变的问题，所得超细晶硬质合金硬度高、耐磨性好、密度高、WC晶粒小、粒度均匀。

技术领域

本发明涉及一种低钴、超细晶硬质合金棒材的制备方法。采用该方法制备的超细晶硬质合金棒材可加工成钻头或铣刀，应用于热处理≥HRC60不锈钢材料、铝镁合金、印刷电路板(PCB)及高耐磨性材料加工等。

背景技术

为了满足3C产品(计算机、通信和消费类电子产品)高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞、电磁屏蔽和散热等要求，3C产品的外壳材料由ABB、PC向铝镁合金、钛合金材料发展及应用。并伴随着5G网络时代、无线电充等技术发展，为了解决金属后盖不利于天线信号(5G)及无线充电的问题，目前发布的iPhone X、华为Mate10、小米6手机外壳皆采用不锈钢中框+双面玻璃背板设计。同时，3C产品的主板(PCB)的层数越来越多，PCB微小孔的直径越来越小，相对应微孔的厚径比越来越大，布线密度越来越密，对PCB孔质量提出了更高和更严的要求。可以看出，随着3C电子产品外壳不断向高端铝合金、钛合金、镁合金、高性能铜合金、不锈钢、玻璃、陶瓷材料发展和应用，并伴随着先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展，促使刀具材料朝着超细/纳米晶硬质合金方向发展。

研究发现，在Co含量不变的前提下，当WC晶粒度下降到1μm以下时，硬质合金的硬度、强度同时提高，且随着WC晶粒度进一步减小，性能更加优良，为解决硬质合金硬度与强度之间的矛盾找到了一条新途径。由此可见，硬质合金性能的显著提高可通过在保持化学成分和显微结构均匀性的同时减小显微结构尺度来实现。

纳米材料是指晶粒度小于100nm的多晶体或单晶体材料。由于其特殊性，在硬质合金领域中，通常把WC晶粒度小于200nm的硬质合金称为纳米晶硬质合金，把WC晶粒度在200～500nm的硬质合金称为超细晶硬质合金。要制取纳米/超细晶结构硬质合金，最主要的是制备纳米粒径原材料。目前，制备超细晶硬质合金所用原材料的主要方法为以紫钨为原料制备纳米WC粉末、以AMT为原材料采用溶液法制备纳米WC-Co复合粉末。

传统超细晶硬质合金制备工序是以纳米WC粉为原料，添加Co粉和抑制剂，通过湿磨、干燥制粒、掺成型剂、挤压成型、胚料干燥、压力烧结等工序制备而成。而添加Co粉和抑制剂，通过湿磨、干燥制粒工序过程，粉末湿磨将产生晶格畸变、引起物料脏化、混料不均匀，使合金容易形成不均匀长大、钴池、加粗等缺陷。

发明内容

为避免上述以纳米WC粉为原料制备超细晶硬质合金所存在的不足之处，本发明提供了一种以纳米WC-Co复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法，旨在获得钴相分布均匀、钴层薄、合金缺陷少、致密度高、晶粒度小、硬度高、耐磨性好的超细晶硬质合金棒材。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明公开了一种以纳米WC-Co复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法，其特点在于：是以纳米WC-Co复合粉末为原料，经掺成型剂捏合、挤压成型、毛坯干燥和压力烧结各工序过程，获得超细晶硬质合金棒材。具体包括如下步骤：

1)掺成型剂捏合

选用Co包覆WC晶粒度≤200nm、Co质量含量在3～6％的纳米WC-Co复合粉末；

将0.9～1.5kg四氢萘、0.2～0.5kg纤维素、0.02～0.04kg大豆铵、0.2～0.45kg石蜡加入到加热至100℃的搅拌器中，加热搅拌至清澈、无气泡的溶胶态，获得成型剂；