[发明专利]纳米碳管增强碳化钨-钴-碳化钒硬质合金的制造方法及设备

摘要

本发明提供了一种纳米碳管增强碳化钨‑钴‑碳化钒硬质合金的制备方法及装置；将偏钨酸铵、硝酸钴、偏钒酸铵溶解于水，得到前驱体溶液；将所述前驱体加热浓缩至半固体态悬浊液；经固液分离和煅烧，得到WO₃+CoO+V₂O₅纳米粉体，经Ar/H₂/C₂H₂气体还原碳化为WC‑Co‑VC‑纳米碳管复合粉体，最终热压或无压烧结成纳米碳管增强的WC‑Co‑VC硬质合金。合金的晶粒小于200nm，维氏硬度达到35GPa，强度大于2000MPa。超高杨氏模量的纳米碳管对合金基体起到了增强作用；本发明的优点是成本与能耗降低，硬度、强度等技术指标优于国内外同类产品；已经完成中试，可小批量生产50的合金产品。

主权项

1.一种纳米碳管增强碳化钨‑钴‑碳化钒硬质合金的制备方法，包括以下步骤：按WC‑Co‑VC硬质合金中WC含量为89wt％、Co含量为10wt％、CV含量为1wt％的比例，取相应偏钨酸铵、硝酸钴和偏钒酸铵溶解于水，加入甘油和聚乙二醇溶液作为表面修饰剂，得到前驱体溶液；在80℃下，将所述前驱体溶液浓缩至固含量为10％～50％，得到悬浊液；将所述悬浊液进行固液分离，将所得固体物料进行煅烧，得到纳米氧化物复合粉体，所述纳米氧化物复合粉体包括WO₃、CoO和V₂O₅；将所述纳米氧化物复合粉体在H₂气氛下进行还原反应，得到纳米金属复合粉体，所述纳米金属复合粉体包括W、Co和V；将所述纳米金属复合粉体在C₂H₂气氛下进行碳化反应，得到WC‑Co‑VC‑纳米碳管复合粉体；C₂H₂分解的游离碳在纳米钴粉的催化下原位生成了纳米碳管；将所述WC‑Co‑VC‑纳米碳管复合粉体成型，经无压烧结或热压烧结得到纳米碳管增强的WC‑Co‑VC硬质合金；所述煅烧的温度为300～800℃，煅烧的时间为0.3～3h；所述还原反应的温度为500～950℃，还原反应的时间为0.2～6h；所述碳化反应的温度为500～1000℃，碳化反应的时间为0.2～6h；所述热压烧结的压力为10～300MPa，温度为1100℃～1400℃，时间为20min～6h；所述无压烧结的温度为1100～1450℃，时间为20min～6小时。