[发明专利]超细硬质合金刀具材料制备方法

说明书

本发明公开了一种超细硬质合金刀具材料的制备方法，其特征是对先采用油酸对超细WC粉末进行分散处理，次亚磷酸纳还原硫酸钴使P元素和Co元素在WC颗粒表面沉积，然后在1000~1010℃进行预固溶处理使WC粉末中的P与Co形成Co‑P固溶体，最后经过球磨混合、压制成型和1380~1390℃真空烧结，烧结结束后以100~110℃/min的平均冷却速度快速冷却到1000℃以下，避免Co₂P脆性相在WC/Co界面的析出。本发明克服了现有的超细硬质合金刀具材料制备时，采用高的烧结温度会导致晶粒出现异常长大，而烧结温度低则难以实现致密化的问题，可用于数控加工切削刀具材料。

技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料的制备方法，特别涉及一种超细硬质合金刀具材料制备方法，属于硬质材料领域。

背景技术

超细硬质合金中WC的晶粒度在0.5μm以下，具有高强度、高硬度、高韧性等三高的优异综合性能，目前广泛用于航空航天、能源装备、电子工业、木材加工等行业的精密切削加工数控刀具。

CN111378860A公开了一种超细硬质合金及其制备方法，采用的晶粒长大抑制剂包含Cr₃C₂、VC，TiC和或Ti(C,N)，制备的超细硬质合金平均晶粒度为(0.2～0.6)μm，0.54≤WC晶粒度离差系数K≤0.61，晶粒度大于3倍小于5倍的WC晶粒数百分比≤5％，晶粒度大于5倍的WC晶粒数百分比≤1.1％。CN109487143A以超细碳化钨粉、钴粉为主要原料，采用添加微量晶粒抑制剂TaC、VC、Cr₃C_2,和金属活化剂Re及其组合，在独特的湿磨RD阻氧介质下混合，来解决超细硬质合金材料制备过程中组织不均、晶粒长大、混合料化学成分不稳定导致性能不稳定的问题。

可见，在制备超细硬质合金时，如何获得晶粒细小均匀的组织是一项关键技术。由于采用粒度小于0.6μm的WC粉末作为原料，而超细WC粉末的比表面积大，容易团聚，在球磨时不容易与Co均匀混合，加入的微量晶粒长大抑制剂也存在均匀混合问题，原料粉末混合均匀性会影响后续晶粒长大过程。而且，超细硬质合金在烧结过程中在高的烧结温度下容易出现WC晶粒异常长大，若降低烧结温度则难以消除孔隙实现致密化。因此，亟待开发新的超细硬质合金制备方法。

发明内容

针对目前制备超细硬质合金时超细WC与Co难以均匀分散，烧结过程中容易出现WC晶粒异常长大的问题，本发明提出在超细WC粉体中引入均匀分散的 P元素，再通过固溶处理在WC表面形成Co-P固溶体，通过球磨混合和压制成型后进行真空烧结，在烧结过程中Co-P在中温下出现共晶相，促进了WC-Co超细硬质合金在在较低的烧结温度下实现致密化。制备的超细硬质合金，组织均匀，无异常长大，WC/Co界面无Co₂P脆性相析出，在低的烧结温度下制备出了WC晶粒度0.35~0.5μm的超细硬质合金。

本发明的超细硬质合金刀具材料制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：