[发明专利]一种钴相梯度结构可控的硬质合金的制备方法

权利要求书

1.一种钴相梯度结构可控的硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、配制合金混合料：碳化钨粉末占总重量的80%～97%，钴粉占总重量的20%～3%；加入钨粉来调整混合料的碳含量，混合料的理论碳含量计算方式为6.13%×WC%，碳平衡系数取值为-0.1%～-0.5%，加入成型剂；

S2、球磨混合制粒：将配制的合金混合料进行球磨，球磨完成的混合料料浆经喷雾干燥得到粒状混合料；

S3、压制成型：将步骤S2中球磨混合制粒完成后的混合料压制成压坯；

S4、装舟：在石墨盒内平铺炭黑，将步骤S3压制的压坯使用炭黑完全包裹，压坯之间互相间隔开，最后将石墨盒密封；

S5、渗碳过压一体烧结：将步骤S4装舟完成的石墨盒放入低压烧结炉进行渗碳过压一体烧结，烧结终温温度为1400～1500 ℃，所述渗碳过压一体烧结包括如下步骤：

S501、脱蜡：在氢气气氛下由室温升温至350~450℃并保持，脱除成型剂，得到多孔的压坯，然后抽真空排氢；

S502、固相渗碳：真空环境下，继续升温至1350℃并保持，固相炭黑通过压坯的孔隙向里扩散，逐步形成外高里低的碳梯度，此阶段后期会伴随少量的钴相迁移；

S503、钴相迁移并致密化：在40～60mabr低压氩气气氛下，继续升温至所述终温并保持10~60min，然后控制低压烧结炉内氩气压力为50~100bar，继续保持终温30~120min；此阶段开始出现液相，压坯表面孔隙封闭，固相渗碳终止，逐步形成表层贫钴、中间层富钴、芯部正常钴含量的梯度结构烧结体；

S504、冷却出炉：烧结保温完毕后，进入冷却阶段，冷却完成后即制得钴相梯度结构可控的硬质合金；

所述步骤S502中1350℃保持时间为60~180min，所述真空环境真空度≤0.4mbar；

所述步骤S503中烧结后的压坯的芯部区域含有贫碳区，所述贫碳区域的大小与步骤S502中渗碳及步骤S503中烧结时间呈负相关。

2.根据权利要求1所述的一种钴相梯度结构可控的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中成型剂为橡胶、石蜡或聚乙二醇中的一种，所述成型剂的加入量为混合料重量的1%～3%。

3.根据权利要求1所述的一种钴相梯度结构可控的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中球磨使用滚筒球磨机，球磨酒精系数为0.2～0.4 L/kg，球料比为1～6: 1，球磨时间为15～50h。

4.根据权利要求1所述的一种钴相梯度结构可控的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中装舟完成的石墨盒包括压坯（1）、炭黑（2）、石墨盒（3）和石墨盖板（4），所述石墨盒（3）内部密实填充有炭黑（2），所述压坯（1）均匀分布在所述炭黑（2）的内部，所述石墨盖板（4）可拆卸盖合在所述石墨盒（3）的开口处，以密封石墨盒（3）。

5.根据权利要求1所述的一种钴相梯度结构可控的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S501中升温后脱蜡保持时间为60~180min。

6.根据权利要求1所述的一种钴相梯度结构可控的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S501中氢气的流量为30～90 L/min。