[发明专利]一种超细晶无粘结相硬质合金的制备方法

说明书

本发明涉及一种超细晶无粘结相硬质合金的制备方法，包括：按照所述超细晶无粘结相硬质合金的成分称量原料粉末，向所述原料粉末中添加碳粉以形成混合物，将所述混合物于惰性气氛中进行研磨混合处理，得到混合粉末，所述碳粉的添加量为C_total；对所述混合粉末进行成型处理，得到坯体；对所述坯体进行脱脂处理及均匀化热处理；对均匀化热处理后的所述坯体进行氧化处理；对氧化处理后的所述坯体进行烧结处理，得到致密的、无石墨相和脱碳相的超细晶无粘结相硬质合金。所述硬质合金的晶粒细小，具有较好的强度、硬度和抛光光洁度。

技术领域

本发明涉及硬质合金领域，特别涉及一种超细晶无粘结相硬质合金的制备方法。

背景技术

超细晶无粘结相硬质合金是指碳化钨的晶粒度≤0.5μm且粘结相(Co，Ni和Fe)含量低于1wt.％的WC基硬质合金。由于粘结相含量极低，相比传统硬质合金，超细晶无粘结相硬质合金具有极好的耐磨性、抗氧化性、耐腐蚀性及抛光性。因此，其被广泛用于超镜面玻璃镜头模具领域及水刀砂管等耐磨领域。

由于粘结相含量极低，超细晶无粘结相硬质合金制备过程对碳的敏感性成倍增加，附图1相图计算可知超细晶无粘结相硬质合金WC-0.2wt.％Co的碳含量容忍度为6.1204wt.％(WC+Co两相区，理论最高值)-6.1176wt.％(WC+Co两相区，理论最低值)＝0.0028wt.％，同理硬质合金WC-10wt.％Co通过其相图计算可知的碳含量容忍度为5.3920wt.％(WC+Co两相区，理论最高值)-5.5337wt.％(WC+Co两相区，理论最低值)＝0.1417wt.％，前者的碳含量控制难度是后者的50倍。当硬质合金的碳含量高于理论范围最高值时，将出现硬度较低的石墨相；当硬质合金的碳含量低于理论范围最低值时，将出现脱碳相，同时脱碳相极易异常长大导致粗大晶粒。因此，超细晶无粘结相硬质合金要求控制碳含量极其精确。

然而，即使按照理论碳含量获得精确配碳，但超细晶无粘结相硬质合金实际生产过程中仍很难避免原料粉末因氧化导致粉末局部氧含量过高的问题，其在真空烧结过程中会发生脱氧反应，脱氧反应主要以一氧化碳气体的形式脱除，即脱氧的过程中要消耗碳，会导致局部出现过程脱碳现象，形成的脱碳相在约1100℃-1200℃时极易异常长大形成粗大晶粒。随烧结进行，虽然最终整个系统碳含量达到平衡，即局部脱碳相重新与碳反应形成硬质相和粘结相，但该区域的异常长大晶粒被保留在了最终的合金中。

在现有制备方法所制得的超细晶无粘结相硬质合金中，由于原料粉末局部氧含量过高，在烧结过程中容易出现局部脱碳相，该脱碳相会导致异常长大晶粒，从而导致该硬质合金的硬度和强度下降，不能满足工业需求。

发明内容

本发明提供了一种超细晶无粘结相硬质合金的制备方法，以解决现有技术中超细晶无粘结相硬质合金在制备过程中因原料粉末局部氧含量过高而导致晶粒异常长大的问题。

本发明提供了一种超细晶无粘结相硬质合金的制备方法，该制备方法包括：

按照所述超细晶无粘结相硬质合金的成分配比称量原料粉末，向所述原料粉末中添加碳粉以形成混合物，将所述混合物于惰性气氛中进行研磨混合处理，得到混合粉末，所述碳粉的添加量为C_total；

对所述混合粉末进行成型处理，得到坯体；

对所述坯体进行脱脂处理及均匀化热处理；

对均匀化热处理后的所述坯体进行氧化处理；

对氧化处理后的所述坯体进行烧结处理，得到所述超细晶无粘结相硬质合金；

其中，所述碳粉的添加量C_total通过式(1)和(2)计算得到：

C_total＝C_{adjusting-total}+ΔC (1)