[发明专利]一种WC硬质合金的制备方法

说明书

本发明属于硬质合金制备领域，涉及一种WC硬质合金的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、按比例取纳米氧化钨、氧化钒、氧化铬和碳黑粉末，经均匀混合后置于微波烧结炉中进行微波原位合成，制得WC‑Cr₃C₂‑V₈C₇纳米复合粉末。b、按比例取步骤a所制得的WC‑Cr₃C₂‑V₈C₇纳米复合粉末以及纳米Co粉，经混合干燥后，采用放电等离子烧结设备进行烧结，最终制得超细或纳米WC硬质合金。该合金相对于传统烧结方法制备的合金致密度提高4‑16%，硬度（HRA）提高8‑17%，抗弯强度提高30‑70%。本方法将原位合成的三元纳米WC基复合粉末与放电等离子烧结方式相结合，具有反应温度低、时间短、操作工艺简单等特点，显著提高了硬质合金的综合性能，为高性能WC硬质合金的制备和生产提供了重要参考。

技术领域

本发明属于硬质合金制备领域，具体涉及一种制备WC硬质合金的方法。

背景技术

WC硬质合金因为具有高熔点、高强度、高硬度以及高耐磨性，广泛应用于金属切削刀具、耐磨零件等。过渡族金属Co、Fe、Ni等常作为WC硬质合金的粘结相，其中Co对碳化物润湿性较好，因此常用作WC基硬质合金的粘结相。随着现代工业的发展，对刀具寿命和切削效率要求越来越高，传统的WC硬质合金已不能满足使用要求。

WC硬质合金内部的碳化钨晶粒尺寸、孔隙率的大小、孔洞的均匀分布性等都影响其合金的组织结构和加工性能。而WC对温度比较敏感，在高温下晶粒易发生异常长大，导致硬质合金内部的孔隙率变大、孔洞分布较广等都影响其合金的组织结构和加工性能。因此，制备WC硬质合金的关键在于烧结过程WC晶粒长大的抑制，以此提高合金的硬度和抗弯强度。

抑制剂的运用，使得晶粒的过分长大被阻止，从而使合金的致密度提高。添加复合晶粒长大抑制剂能够获得晶粒更加细小且具有突出综合力学性能的硬质合金。而通过将WC粉末与晶粒抑制剂Cr₃C₂、V₈C₇按一定比例制得三元WC复合粉末，再与钴粉进行混合，能更有效地抑制WC晶粒的长大，提高硬质合金的硬度、强度等性能。同时，烧结技术对WC硬质合金的制备有着同样重要的影响。常用的硬质合金烧结方法有微波烧结、热等静压烧结、热压烧结和放电等离子烧结。其中，放电等离子烧结由于具有加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀，能保持原材料的自然状态，可以得到高致密度的材料等优点，广泛用于硬质合金的烧结技术。并且放电等离子烧结技术操作简单、再现性高、安全可靠、节省空间、节省能源及成本低，在纳米材料、复合材料等的制备中显示了极大的优越性，是一项有重要使用价值和广泛前景的烧结新技术。放电等离子快速加压升温烧结技术更加有效地抑制WC晶粒异常长大，缩短烧结时间，提高生产效率及硬质合金的综合性能，为工业生产提供方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WC硬质合金的制备方法，以便更好满足WC硬质合金在金属切削刀具、耐磨零件领域的应用。

本发明的WC硬质合金的制备方法包括以下几个步骤：

a、按比例取纳米氧化钨、纳米氧化钒、纳米氧化铬和纳米碳黑粉末，经过均匀混合后置于微波烧结炉中进行微波原位合成，制得WC-Cr₃C₂-V₈C₇纳米复合粉末。

b、按比例取步骤a所制得的WC-Cr₃C₂-V₈C₇纳米复合粉末以及纳米Co粉，经混合、干燥后，采用放电等离子烧结设备进行烧结，最终制得超细或纳米WC硬质合金。该WC硬质合金相对于传统烧结方法制备的WC硬质合金致密度提高4-16%，硬度（HRA）提高8-17%，抗弯强度提高30-70%。且该WC硬质合金组织均匀，无明显孔洞。