[发明专利]一种用中颗粒钨粉制备超粗晶碳化钨的方法

说明书

本发明公开一种用中颗粒钨粉制备超粗晶碳化钨的方法，包括混合处理、压制处理、碳化处理、冷却等步骤，本发明以中颗粒钨粉为原料，采用真空高温催化碳化法制备超粗晶碳化钨，在温度为2200‑2400℃的高温条件下，金属钴液催化促进碳化钨晶粒长大，碳化钨结晶更完善，经过本发明制备的晶粒结晶完整、晶粒度均匀的超粗晶碳化钨；不存在配炭不均匀，产生碳化二钨相的问题；不需要制备粗颗粒钨粉，还原设备损耗小；采用真空高温碳化，碳化炉损耗小；物料经压制成型，不存在物料粘舟问题，碳化钨回收率和成品率高。

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料制备技术领域，特别是一种超粗晶碳化钨及其制备技术领域。

背景技术

超粗晶硬质合金(晶粒度≥5.0μm)是由超粗晶碳化钨和金属钴通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。超粗晶硬质合金具有极高的热导率，优良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如地矿开采、修路开山等的连续掘进刀头材料、冲压模、冷镦模、轧辊等的模具材料。

超粗晶碳化钨因其结晶性能好、结构缺陷少、亚晶尺寸粗大、显微硬度大、微观应变小等优点，是制备粗晶硬质合金的关键原材料。

传统超粗晶粒碳化钨粉的生产方法主要是：先采用氧化钨高温氢还原制备粗颗粒钨粉，粗颗粒钨粉与炭黑混合后再高温碳化得到粗颗粒碳化钨粉。这种方法的缺点是：(1)制备的粗晶碳化钨粉晶粒难于长粗且晶粒度不均匀，降低了粗晶硬质合金的性能。(2)由于钨粉与炭黑两种粉末的颗粒度与比重相差太大，配炭时不均匀，因此难于碳化均匀，易于存在碳化二钨现象(3)由于还原温度要高于1000℃，还原设备在极限状态下工作，设备损耗大，如果在氢气氛下2000℃以上碳化，碳化设备损耗大。(4)由于是高温还原和碳化，物料粘舟严重，使钨粉和碳化钨产品的成品率和回收率低。

因此，为了克服传统粗晶碳化钨粉制备工艺技术中存在的问题，需要进一步改进现有的超粗晶碳化钨的制备方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用中颗粒钨粉制备超粗晶碳化钨的方法。

一种用中颗粒钨粉制备超粗晶碳化钨的方法，具体步骤如下：

(1)混合处理：称取金属钨粉末与炭黑、金属钴粉进行混合，其中，金属钨粉末选用钨粉费氏粒度为2-6um的金属钨粉末，炭黑选择理论计量5.13-7.13％所需的炭黑，金属钴粉重量为金属钨粉重量的2-4％，混合后在球磨机中球磨1-3小时，使三种粉末充分混合均匀，得到初级混合粉末。

(2)压制处理：将初级混合粉末模压成型，压制压力为1000-1500kg/cm²，得到压坯。

(3)碳化处理：将压坯置于间歇式真空石墨电阻碳化炉中进行碳化，首先，将炭化炉抽真空至5-10Pa；再将炉内温度升至2200℃-2400℃进行真空碳化，保温2-5小时；而后冷却碳化炉，得到碳化钨料块。

(4)上述碳化炉冷却后，出来的碳化钨料块经破碎过筛后，制得粗晶碳化钨粉。

进一步的，本发明提供一种用中颗粒钨粉制备超粗晶碳化钨的方法，具体步骤如下：

(1)混合处理：称取金属钨粉末与炭黑、金属钴粉进行混合，其中，金属钨粉末选用钨粉费氏粒度为3-5um的金属钨粉末，炭黑选择理论计量5.63-6.85％所需的炭黑，金属钴粉重量为金属钨粉重量的2-3％，混合后在球磨机中球磨1.5-2.5小时，使三种粉末充分混合均匀，得到初级混合粉末。

(2)压制处理：将初级混合粉末模压成型，压制压力为1100-1400kg/cm²，得到压坯。

(3)碳化处理：将压坯置于间歇式真空石墨电阻碳化炉中进行碳化，首先，将炭化炉抽真空至6-9Pa；再将炉内温度升至2250℃-2350℃进行真空碳化，保温3-4小时；而后冷却碳化炉，得到碳化钨料块。