[发明专利]一种梯度硬质合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度硬质合金及其制备方法，采用少量活化剂锌粉作为载体，加入到碳化钨和钴粉中，混合均匀，高温下部分进行锌熔法，在Zn粉与Co粉接触界面，Zn粉和少量Co粉形成包裹Co粉的Co‑Zn液体合金，在表面张力的作用下，Co粉向内移动，从外向内逐渐增加。其工艺操作简单，容易控制，可实现工业化生产，制备的硬质合金性能好。

技术领域

本发明属于粉末冶金硬质合金生产技术创新发明，即可产业化，又能产生可观的经济效益。

背景技术

硬质合金是以高硬度难容金属碳化物粉末为硬质相，以CO、Ni等金属为粘接相，通过传统的粉末冶金方法制备而成的复合材料，硬质合金具有耐磨性、强度、韧性等综合性能强的特点，被广泛应用于切削工具、石油钻采、耐磨零件等领域。随着现在科学技术的发展，市场终端用户对硬质合金的使用成本、效率方面要求越来越高，传统的硬质合金难以满足同时高硬度、高韧性的要求，在硬质合金材料中，硬度和韧性是一对矛盾体，提高硬度的同时，就要降低韧性为前提，所以很多专家很早就提出了，既要提高硬度又要提高韧性的梯度材料，梯度硬质合金研究较多的是成分梯度，即粘接金属Co、Ni在产品中从外至里呈递增分布。

目前梯度硬质合金制备方法有好多专利报道，包括瑞典山特和美国犹他大学的渗碳法、分层压制成型法、熔体浸渗法。渗碳法主要控制碳在合金内部溶度不同，从而形成钴分布不同，此工艺复杂，很难控制，不易形成工业化生产；分层压制法，容易均质化，很难形成梯度，且合金容易变形；熔体浸渗法需要在高温下，将合金浸入熔体，能耗高且不易控制梯度，目前的这些梯度合金制备方法，都是工艺复杂，难于掌控，很难形成工业化生产。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种简单可行﹑容易控制﹑可形成工业化的梯度硬质合金及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种梯度硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)向碳化钨和钴粉中加入少量锌粉，配成钴含量为8％，锌含量大于0小于5％，总碳为5.3-5.8％的混合料，经湿磨混合，喷雾干燥制粒；

(2)在700-950℃预烧使得Co从内向外呈梯度分布，然后快速降温得到固相合金，保持Co的梯度分布状态；

(3)将步骤(2)得到的固相合金真空高温烧结，去除锌，冷却后得到梯度硬质合金。

具体地，步骤(1)中选取费氏粒度为1.0-4.0μm碳化钨,1.0-3.0μm钴粉，1.0-5.0μm锌粉。

进一步地，向混合料中加入合金圆柱体、湿磨介质和成型剂，在球料比为1-5:1，液料比为0.2-0.4L/kg的条件下，湿磨混合6-40h。优选地，湿磨介质为无水酒精，成型剂为56号石蜡。

进一步地，喷雾干燥制粒得到的颗粒粒度为60-150μm。

具体地，步骤(2)首先将喷雾颗粒压制成球齿产品，然后放入低压烧结炉烧结，预烧温度为700-950℃，加压1-6MPa，保温时间30-180min，氩气流量10—15升/min，断电，极冷至常温。

步骤(3)中将冷却后的固相合金真空烧结，升温至900-1200℃，保温30-100min，升温至1370-1430℃，保温30-100min，加压6-10MPa,断电，随炉冷却至常温。

上述方法制备的硬质合金，钴含量从外向内递增分布。