[发明专利]一种改性富勒烯增强硬质合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性富勒烯增强硬质合金的制备方法，其特征在于。在富勒烯表面进行化学镀镍对富勒烯进行改性；将改性富勒烯、碳化钨粉、钴粉配制的粉料与无水乙醇进行球磨；用无水乙醇冲洗磨球表面的粘附物，将所得的浆料真空干燥；将干燥后的粉末，置于成型模具中，加压成型；将预成型后的样品坯料，在真空烧结炉中烧结成型。本发明利用富勒烯优异的机械物理性能，提升改善硬质合金基体材料硬度与韧性难以同时兼顾的问题。同时，采用表面改性的方法，消除富勒烯本身高温抗氧化性能力低和与基体材料的结合力不强的问题。

技术领域

本发明涉及一种硬质合金性能增强的制备方法，具体涉及一种利用改性富勒烯增强硬质合金的制备方法，属于金属成型制备技术领域。

背景技术

硬质合金是重要的工业材料之一，被称为“工业的牙齿”，在工具、模具、航空航天等领域应用广泛。硬质合金材料的常用制备方法是由碳化物硬质相与金属粘结相烧结成的金属陶瓷复合材料，具有高硬度、高耐磨性、高红硬性等优异物理性能。但是，硬质合金同时属于脆性材料，在应用过程中由于强度和韧性的矛盾问题，导致硬质合金发生断裂、裂纹等问题，严重影响着硬质合金的使用性能。

富勒烯C₆₀具有特殊的圆球形状，C₆₀的结构使其具有特殊的稳定性。在分子水平上,单个C₆₀分子非常坚硬，特殊形状和极强的抵抗外界压力的能力使在作为材料增强体中具有极大的应用潜力。然而由于C₆₀具有小尺寸效应，极易发生团聚，难以充分发挥其优异性能。此外，富勒烯的耐高温氧化性和基体材料结合力较差，在富勒烯表面镀覆金属。以获得更强的抗氧化性和与基体材料的结合力。本发明应用富勒烯的强韧性和其纳米特性的诸多优异性能，通过改性富勒烯掺杂硬质合金的制备工艺，提升硬质合金材料的韧性，增强硬质合金的综合性能。

经对现有技术的专利检索发现，中国专利申请号200910091185.0记载了“一种低成本高性能的WC-Co硬质合金的工业化制备方法”，以WO_2.9、Co₃O₄和炭黑为原料制备硬质合金，此方法无法保证碳化反应的均匀性，容易导致组织结构缺陷。中国专利申请号：201210262916.5记载了“一种石墨烯改性硬质合金的制备方法”，以纳米W粉、纳米Co和/或纳米Ni粉以及Cr₂O₃粉末混合，经后续系列化工艺处理，形成制品。同样存在着碳化物分布不均匀的问题，残余石墨烯的强韧性提升效果难以达到预期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有硬质合金中碳化物分布不均匀，残余石墨烯影响硬质合金的强韧性的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种改性富勒烯增强硬质合金的制备方法，其特征在于。包括以下步骤：

步骤1)：在富勒烯表面进行化学镀镍对富勒烯进行改性；

步骤2)：将改性富勒烯、碳化钨粉、钴粉配制的粉料与无水乙醇进行球磨；

步骤3)：用无水乙醇冲洗磨球表面的粘附物，将所得的浆料真空干燥；

步骤4)：将干燥后的粉末，置于成型模具中，加压成型；

步骤5)：将预成型后的样品坯料，在真空烧结炉中烧结成型。

优选地，所述步骤1)包括以下具体步骤：

步骤1.1)：富勒烯的氧化处理：将富勒烯粉末置于强酸溶液中，水浴加热的同时，进行磁力搅拌，搅拌后用去离子水洗涤溶液至pH＝7；

步骤1.2)：富勒烯的敏化处理：将氧化后的富勒烯置于氯化亚锡溶液中，水浴加热的同时，进行磁力搅拌，搅拌后用去离子水洗涤溶液至pH＝7；

步骤1.3)：富勒烯的活化处理：将敏化后的富勒烯置于氯化钯溶液中，水浴加热的同时，进行磁力搅拌，搅拌后用去离子水洗涤溶液至pH＝7后，干燥；