专利名称：粗晶粒硬质合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硬质合金及其制备方法，特别是粗晶粒WC-Co硬质合金及 其的制备方法。
技术背景硬质合金以其高硬度和高强度有着广泛的用途。以前国内在制造矿山凿岩 工具和制砂机合金片时常用的材质一般是费氏粒度为ll.0~25.0pm的普通粗颗 粒WC粉和重量百分比为8X 11.5^的Co粉，经湿磨、干燥、压制成型和真空 烧结等工序制得。该普通粗颗粒WC属于多晶团聚，真空烧结温度小于等于1450 °C，用该方法制得的粗晶粒硬质合金的抗弯强度为1840 2800MPa，硬度Hv3() 1150~1330，强度和显微硬度匹配较差，综合性能较低，尤其是合金的高温强度 不高，抗热冲击和抗热塑变能力不强，不适合在高温环境下工作，大大限制了 合金的应用范围。 发明内容本发明针对上述不足，提供一种粗晶粒硬质合金及其制备方法，其中wc平均晶粒度达到3.2 4.0^im，抗弯强度达到2600 3100MPa，硬度Hv3。达到1100~ 1320，以实现合金强度和显微硬度的良好匹配，提高粗晶粒硬质合金的综合性 能以及抗热冲击和抗热塑变的能力。本发明的粗晶粒硬质合金，主要包括WC和重量百分比8.0 11 . 5 %的 Co，它还包括重量百分比为0.4 0.6n/。的TaC;所述粗晶粒硬质合金中WC平均 晶粒度为3.2 4.0nm，抗弯强度为2600-3100 MPa，硬度Hv30 1100~ 1320。为实现上述目的，本发明的粗晶粒硬质合金的制备方法包括配料、湿磨、 干燥、压制成型和真空烧结工序，配料采用Fsss粒度为ll.0~15.0pm、 Hcp值为 4.50 5.38KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉，以及TaC粉和Co粉；所述烧结温 度为1450~ 1520°C。所述TaC: Co = 0.045~ 0.055。由于采用Fsss粒度为11.0~ 15.0|am 、 Hep值为4.50 5.38KA/m、接近单晶 的粗颗粒WC粉为原料，同时采用适量TaC粉以提高合金的高温强度，以及1450 "C 152(TC的高温真空烧结，使最终得到的粗晶粒硬质合金中WC的平均晶粒度 达到3.2~4.0pim，而且结晶完整，亚晶粒粗大，微观应变小，显微硬度高，其耐 磨性和韧性均得到了较大程度的改善，抗弯强度达到了 2600 3360MPa，硬度达 到了Hv3oll(K) 1320，实现了强度和显微硬度的良好匹配，从而使合金综合性能 大大提高。由本发明的粗晶粒硬质合金制造的坚硬岩层凿岩工具和制砂机合金 片，其使用寿命延长了 20 45%，工作速度也大为提高。而通过进一步控制TaC 粉和Co粉的配料比例，既有益于改善粘结相成份及晶间微观结构，提高合金的 强度和耐磨性，更显著提高了合金抗热冲击和抗热塑变的能力，有利于坚硬岩 层凿岩工具和制砂机合金片的使用。
具体实施方式
实施例1 :配料时选用重量百分比为8.0%的0)粉，0.4X的TaC粉，余 量为Fsss粒度为13.0|am、 Hcp值为4.50 4.62KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉， 其中TaC: Co = 0.05。以酒精作为球磨介质，液固比为205ml / Kg，球料比为2.72: 1,球磨时间为26小时，干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以 1520°C进行烧结。以PS21 (尺寸为6.5x5.25x20 mm)试样条作为检验本发明方 法制备的超细硬质合金的标准产品(以下实施例相同)，其WC平均晶粒度为 3.2pm，抗弯强度为2600MPa，硬度Hv3q 1250 1320。实施例2 :配料时选用重量百分比为9.5X的Co粉，0.45X的TaC粉，余 量为Fsss粒度为15.0pm、 Hcp值为4.50 4.58KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉， 其中TaC: Co = 0.0473。以酒精作为球磨介质，液固比为205ml /Kg,球料比为 3.4 : 1,球磨时间为24小时，干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉 内以149(TC进行烧结。产品的WC平均晶粒度为3.8pm，抗弯强度为2950MPa，
硬度Hv3Q 1150~ 1220。实施例3 :配料时选用重量百分比为10.2%的0)粉，0.5X的TaC粉，余 量为Fsss粒度为15.0pm、 Hcp值为4.59 4.74KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉， 其中TaC: Co = 0.049。以酒精作为球磨介质，液固比为200ml/Kg ，球料比为 2.72:1，球磨时间为20小时，干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉 内以1450'C进行烧结。产品的WC平均晶粒度为3.8nm，抗弯强度为3020MPa， 硬度Hv30 1140~ 1230。实施例4 :配料时选用重量百分比为11.0%的0>粉，0.55X的TaC粉， 余量为Fsss粒度为15.0pm、 Hcp值为4.50 4.98KA/m、接近单晶的粗颗粒WC 粉，其中TaC: Co = 0.05。球磨介质、液固比和球料比均与实施例3相同，球磨 时间为14小时，干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以1450°C进 行烧结。产品的WC平均晶粒度为4.0nm，抗弯强度为2910MPa，硬度Hv3()1100 1170。实施例5 :配料时选用重量百分比为11.5%的0)粉，0.6X的TaC粉，余 量为Fsss粒度为ll.Opm、 Hcp值为4.64 5.10KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉， 其中TaC: Co = 0.052。球磨介质、液固比和球料比均与实施例3相同，球磨时 间为16小时，干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以1450°C进 行烧结。产品的WC平均晶粒度为4.0pm，抗弯强度为3030MPa，硬度Hv3。 1100~ 1150。
权利要求
1 、 一种粗晶粒硬质合金，主要包括WC和重量百分比8.0~11.5%的0), 其特征是它还包括重量百分比为0.4 0.6M的TaC;所述粗晶粒硬质合金中WC 平均晶粒度为3.2~4.0,，抗弯强度为2600-3100 MPa，硬度Hv30 1100- 1320。
2、 一种如权利要求1所述的粗晶粒硬质合金的制备方法，包括配料、湿磨、 干燥、压制成型和真空烧结工序，其特征是配料采用Fsss粒度为ll.0~15.0pm、 Hcp值为4.50 5.10KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉，以及TaC粉和Co粉；所 述烧结温度为1450- 1520°C。
3、 如权利要求2所述的粗晶粒硬质合金的制备方法，其特征是所述TaC: Co = 0.045 0.055。
全文摘要
本发明提供了一种粗晶粒硬质合金及其制备方法，主要包括WC和重量百分比8.0～11.5％的Co以及0.4～0.6％的TaC；粗晶粒硬质合金中WC平均晶粒度为3.2～4.0μm，抗弯强度为2600～3100MPa，硬度Hv<sub>30</sub> 1100～1320；制备配料采用Fsss粒度为11.0～15.0μm、Hcp值为4.50～5.38KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉，以及TaC粉和Co粉；真空烧结温度为1450～1520℃；TaC∶Co＝0.045～0.055；本发明实现了合金强度和显微硬度的良好匹配，提高粗晶粒硬质合金的综合性能以及抗热冲击和抗热塑变的能力。
文档编号B22F9/02GK101121983SQ20071003579
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月20日 优先权日2007年9月20日
发明者周悫昱, 妍 陈 申请人:株洲硬质合金集团有限公司