[发明专利]一种低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法

权利要求书

1.一种低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，以偏钨酸铵、WC粉、石墨粉和钴粉为原料配制混合粉料；按照质量份数，所述WC-Co硬质合金由以下元素组成：N为0.58～0.61，H为0.18～0.19，O为4.41～4.68，W为76.01～80.68，C为7.78～8.35，Co为5.49～11.04；其中，N、H和O由偏钨酸铵引入；W一部分由偏钨酸铵引入，一部分由WC引入；C一部分由石墨粉引入，一部分由WC引入；Co由钴粉引入；

步骤2，将去离子水加入步骤1得到的混合粉料中；

步骤3，将步骤2得到的混合料经球磨混料、添加成型剂、压制成型、脱脂并煅烧工序后，进行烧结，得到具有混晶结构的WC-Co硬质合金；

所述烧结工艺是在一个完整的热循环中完成，包括以下四个阶段：

(1)首先将脱脂并煅烧后的压坯继续以0.4～0.8℃/min升温至800℃；

(2)随后以4℃/min的速率升温至1180～1220℃，并在此温度保温90～150min；

(3)然后以3℃/min的速率升温至1380～1420℃，先真空烧结20min，然后再通入CH₄和Ar混合气体，压力为500～1000Pa，保温20～60min；

(4)然后再以3℃/min的速率降温至1300℃，并通入CH₄和Ar混合气体，压力为500～1000Pa，保温20～60min，然后随炉冷却；

上述烧结工艺中，除通气烧结阶段外，其余升温、烧结阶段均在真空度高于1.0×10^-1Pa的条件下进行。

2.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，WC粉末的粒度为0.5～0.8μm，石墨粉的粒度为3～4μm，钴粉的粒度为1～2μm。

3.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，添加的C在完全脱除体系中的O并通过碳化生成WC后，还应使烧结体中剩余的总C含量介于(6.13％～0.085×Co％)和(6.13％～0.080×Co％)之间，以保证经最终烧结后所得合金的显微组织处于正常两相区，其中Co％为相应成分体系中Co的质量分数。

4.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，去离子水与混合粉料的重量比为1：1～2。

5.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，球磨混料工序在滚筒式球磨机中进行，转速为30～50rpm，球料比为5:1，球磨时间为36～48h。

6.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，成型剂是浓度为7wt.％聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的4～6wt％。

7.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，压制成型工序中所施加的压力为120～180MPa。

8.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，脱脂并煅烧的工序在真空度高于10Pa的真空/气氛一体炉中进行，从室温升温至600℃，进行脱脂并煅烧，其中在200～600℃之间升温速度为0.2～0.4℃/min。

9.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，烧结工艺的第(3)阶段充入的CH₄和Ar混合气体中CH₄与Ar的体积比为1：1～2，并且采用摆式充气法，摆式周期为20min。

10.根据权利要求1所述的低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，烧结工艺的第(4)阶段充入的CH₄和Ar混合气体中CH₄与Ar的体积比为1：1～2，并且采用摆式充气法，摆式周期为20min。