[发明专利]一种硬质合金粒度均匀性的控制方法

说明书

本发明公开了一种硬质合金粒度均匀性的控制方法，所述硬质合金的制备过程包括将硬质相原料和粘结相原料进行混合的工序，湿磨、干燥、压制和烧结的工序，在所述混合之前，对所述硬质相原料进行预处理，分离、去除粒度≤0.5μm的粉末。通过上述方法，在不改变硬质合金成分和烧结工艺的条件下，显著提高硬质合金晶粒粒度分布的均匀性。

技术领域

本发明属于硬质合金制造技术领域，特别涉及一种硬质合金粒度均匀性的控制方法。

背景技术

按照国际标准《硬质合金显微组织金相测定：第2部分碳化钨晶粒尺寸的测量》规定，WC晶粒度为3.5-4.9μm、5.0-7.9μm、8.0-14μm的硬质合金分别为粗晶粒、超粗晶粒和特粗晶粒硬质合金。在Co含量相同的条件下，与传统的中、粗颗粒硬质合金相比，超粗、特粗晶粒硬质合金具有极高的热导率，较高的断裂韧性与红硬性，较好的抗热疲劳与抗热冲击性能，主要用于极端工况条件下软岩的连续开采(如采煤、地铁建设)与现代化公路、桥梁的连续作业(如挖路、铺路)，也可用于对韧性与抗热疲劳、抗热冲击性能要求较高的冲压模、冷镦模、轧辊等。而亚微细晶硬质合金(晶粒度0.5-0.8μm)、超细硬质合金(晶粒度0.2-0.5μm)约占硬质合金世界总产量的40％，具有非常好的市场应用前景。但是，无论是中粗颗粒硬质合金还是亚微细晶粒硬质合金的制备，在传统粉末冶金工艺中，球磨过程会导致WC粉末颗粒破碎和粒径减小，形成超细、纳米粉体，而由于超细、纳米粉体具有非常高的烧结活性，即在硬质合金的固相烧结阶段容易出现明显的WC晶粒非连续生长(晶粒异常长大)现象，异常长大的WC晶粒是断裂源，将导致硬质合金在实际应用工况下失效。因此，无论是中粗颗粒硬质合金还是亚微细晶硬质合金，烧结过程中晶粒生长的有效抑制与合金制备工艺稳定性的控制具有一定难度。

目前有关硬质合金WC晶粒粒度均匀性控制，主要集中在生长抑制剂的选择与添加量的控制以及合金烧结工艺的优化。但是这些控制手段的引入不可避免的对合金性能带来一定的影响。例如，合金抑制剂的添加可以起到提高合金晶粒均匀性的效果，但是抑制剂元素的合金相界面的析出会恶化合金的韧性；同样，降低烧结温度也可以避免合金晶粒的异常长大，但是会导致合金烧结致密度的降低。因此有必要在不改变合金成分和烧结工艺的条件下，采取措施以改善硬质合金晶粒粒度分布的均匀性。

发明内容

本发明的目的在于，在不改变硬质合金成分和烧结工艺的条件下，显著提高硬质合金晶粒粒度分布的均匀性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硬质合金粒度均匀性的控制方法，所述硬质合金的制备过程包括将硬质相原料和粘结相原料进行混合的工序，湿磨、干燥、压制和烧结的工序，在所述混合之前，对所述硬质相原料进行预处理，分离、去除粒度≤0.5μm的粉末。所述预处理为消减所述硬质相原料的软团聚。

本发明发现硬质相粗细颗粒粒径差越大，它们的溶解度差就越大。细硬质相粉末溶解到粘结相粉(如钴)中，而粗硬质相粉的溶解受到抑制。粒度≤0.5μm的细粉主要来源于未结晶完全的硬质相晶粒，在湿磨破碎的过程中形成细粉，而这部分的细粉在硬质合金生产过程中会在粘结相粉(如钴)优先溶解。而经过预处理后，未被破碎的颗粒结晶度高，在后续的湿磨过程中不再容易被破碎，形成细粉末。

所述硬质合金为液相烧结的硬质合金，包括WC-Co、WC-Ni、WC-TiC-Co、WC-TaC-Co、WC-TaC-VC-Co、WC-Cr₃C₂-Co和WC-TiC-ZrC-Co等。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

各实施例中提及的平均晶粒大小和粒度分布测定的定义如下：