[发明专利]一种添加稀土硬质合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种添加稀土硬质合金的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将废高钴粗晶硬质合金煅烧处理，得到含η相废硬质合金；(2)将所述含η相废硬质合金破碎、过筛，得到废硬质合金粉末；(3)将所述废硬质合金粉末与稀土元素的盐溶液、C粉以及WC粉末进行球磨混合、制粒、压制、烧结，得到添加稀土硬质合金；所述含η相废硬质合金含有50‑80重量％的η相。本发明将废高钴粗晶硬质合金煅烧后与稀土元素和WC粉末一起烧结，得到具有板状结构的WC晶粒，同时提高了硬质合金的硬度和韧性。

技术领域

本发明涉及硬质合金技术领域，尤其涉及一种添加稀土硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金具有高强度、高硬度、高耐磨性和高红硬性，被广泛地用作切削刀具、矿山工具和耐磨零件等。硬质合金材料主要是由硬质相WC和粘结相Co金属组成，其中硬质相WC主要提供材料的耐磨性和硬度，粘结相Co主要提供材料的断裂韧性。在硬质合金中引入板状WC晶粒能够改善硬质相晶粒形态，实现硬质合金硬度和韧性的“双高”。当硬质合金中存在板状WC晶粒且其含量(质量分数)高于20％时，合金会表现出高硬度、高韧性、良好的高温蠕变性、较高的高温疲劳强度等一系列优异的力学性能。现有制备含有板状WC晶粒硬质合金的主要方法有以下三种：

(1)采用纳米级粒度的WC粉末原料，液相烧结温度加热到临界温度以上，通过WC晶粒的溶解析出实现板状WC晶粒的制备；这种方法要求WC原料尺寸达到纳米级，活性大，生产过程中，组织结构控制难度大。

(2)WC通过在固相或液相粘结相中的形核和长大而形成板状WC晶粒，其中WC晶粒的形成主要来源于η相粉末的分解。如通过向WC-10Co粉末中添加少量η相粉末(主要为Co₃W₃C和Co₆W₆C)和分解所需的C粉，可采用传统粉末冶金工艺制备得到含板状WC晶粒硬质合金。这种方法对Co_xW_yC_z粉末质量要求高，同时，要提前制备出Co_xW_yC_z粉末；此外，在烧结过程中η相分解速度慢，且容易形成W₂C脆性相，对合金性能造成不利影响；

(3)通过添加板状WC晶粒形成元素，如TiC，这种方法要求WC原料为超细纳米级，同时引入了形成板状WC晶粒诱导元素，对合金的断裂韧性不利。

尤其对于粗颗粒硬质合金，由于采用了粗颗粒WC原料，活性低，烧结过程中不易形成板状WC晶粒。而采用粗η相粉末为原料，容易出现η相分解不完全和形成W₂C脆性相。

综上，现有的硬质合金制备中，存在板状WC晶粒形成困难、制备工艺要求高和难以控制合金综合性能的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种添加稀土硬质合金的制备方法，本发明的制备方法对废高钴粗晶硬质合金进行了回收，并且制备得到的硬质合金含有板状结构WC晶粒，同时提高了材料的硬度和韧性。本发明还提供了一种添加稀土硬质合金。

本发明第一方面提供了一种添加稀土硬质合金的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将废高钴粗晶硬质合金煅烧处理，得到含η相废硬质合金；

(2)将所述含η相废硬质合金破碎、过筛，得到废硬质合金粉末；

(3)将所述废硬质合金粉末与稀土元素的盐溶液、C粉以及WC粉末进行球磨混合、制粒、压制、烧结，得到添加稀土硬质合金；

所述含η相废硬质合金含有50-80重量％的η相。