专利名称：一种制造粗晶粒碳化钨硬质合金的方法
技术领域：
本发明涉及一种硬质合金的制备方法，尤其是一种制取粗晶粒WC — Co硬质合金的方法。
背景技术：
作为采掘类合金产品，硬质合金在使用过程中受到交变的冲击载荷和温度变化，其破坏形式经常表现为疲劳失效。为了提高合金的抗冲击疲劳和热疲劳能力，需要提高合金的韧性，这可以从提高合金中的钴含量和WC晶粒度入手，而提高合金钴含量的办法会引起合金硬度的下降，导致耐磨性降低，而提高WC晶粒度时，可以在不影响耐磨性的同时，提高合金的韧性，而且WC晶粒度越高，合金的韧性越好。·提高WC晶粒的常用途径是采用粗颗粒的WC粉作为原料，专利200710035791. I介绍了采用Fsss为11. 0-15. O μ m、HCP值为4. 5-5. 38KA/m、接近单晶的粗颗粒WC粉为原料制造粗晶硬质合金的方法，采用该方法，在湿磨过程中粗晶WC会被过度破碎，导致最终合金中的WC晶粒只能达到3. 2-4. Oym0专利201010555355. 9和201110035634. 7分别介绍了在采用粗颗粒WC原料的基础上，通过调整球磨工艺参数，在保证WC与Co充分混合的情况下，减少WC在湿磨过程中的破碎以获得粗晶粒的办法，该方法由于球磨效率受限，WC的表面能较低，在烧结过程中的活性不高，在收缩和晶粒长大方面的溶解一析出现象难以充分发生，导致在合金中容易出现微小孔隙等缺陷，影响合金的整体性能，同时晶粒也难以进一步长大。专利201210066345. 8介绍了将一定比例的细颗粒WC粉与粗WC粉进行混合制取粗晶粒合金的方法，该方法利用细颗粒WC在烧结过程中溶解并在粗颗粒上析出，得到粗晶粒WC粉。与粗WC粉相比，细WC粉在制取过程中存在碳化温度低的特点，此时原料中的杂质难以充分挥发排除，这样所添加的细WC中的杂质会导致所制得的粗晶粒合金中的杂质含量偏高，影响合金的性能。同时在烧结过程中，尽管细WC粉的比表面大，但由于其表面不是“新鲜”表面，活性不高，导致在烧结过程中难以完全溶解并在粗颗粒WC上析出，这时残存的细颗粒WC会影响合金中WC晶粒的整体均匀性。
发明内容
为了克服目前粗晶WC硬质合金生产方法的不足，本发明旨在提供一种新的制取粗晶粒WC合金的方法，该制作方法可以可以有效解决保证绝大多数粗晶WC粉不会被过度破碎。为达到此目的，本发明所提出的技术方案为一种粗晶粒碳化钨的制造方法，粗晶粒碳化钨的制造至少包括以下步骤
第一步选用高温还原高温碳化工艺制得的粗晶碳化钨(WC)粉为原料，碳化钨(WC)粉的供应态粒度为10 μ m-30 μ m、研磨态粒度大于6 μ m ;
第二步根据合金的配比，将配比中碳化钨(WC)总量的5-15%放入球磨机中，按照球料比4飞1加入棒球，按O. 35-0. 5L/kg的液固比加入酒精，球磨20-40小时，使粗晶碳化钨(WC)粉在球磨机中充分破碎成细晶碳化钨(WC)粉；
第三步将重量为6-15%的钴粉，和剩余的85-95%的粗颗粒碳化钨(WC)粉加入球磨机中，以配料的总重量为基准，分别按2-3 1的球料比补充棒球和按O. 15-0. 2L/Kg的液固比补充酒精，再球磨6-12小时，使物料混和均匀；
第四步将上述步骤配好的混合料，按常规的工艺干燥、掺成型剂、压制，并在1440-1480°C进行烧结制得碳化钨(WC)晶粒度度为4_8 μ m的粗晶粒合金。进一步地，在合金中还加有O. 5-1. 5%的TaC或TaNbC，可使合金的耐磨性和抗热疲劳性进一步提闻。进一步地，所述的步骤四的烧结是压力烧结，采用压力烧结代替普通的真空烧结，可进一步减少合金中的孔隙度，提高合金的整体性能。
采用上述方案后，可以确保粗晶WC原料在与Co粉均匀混合的情况下，绝大多数粗晶WC粉不会被过度破碎，通过预先将少量粗晶WC充分破碎成细晶WC，由于这种细WC与普通细颗粒WC相比，具有杂质含量低、内能(晶格畸变)和表面能(“新鲜”表面)高、活性大的特点，使得烧结过程中的溶解一析出机制得以充分发生，保证了合金收缩的完全，减少了可能出现的孔隙，而由粗晶WC破碎产生的细晶WC通过溶解一析出在其余粗晶WC上，又进一步增大了合金中WC的晶粒尺寸。本发明所生产的混合料，采用常规的压制、烧结方法，可制备Co含量为6 15%，WC晶粒度为Γ8 μ m的粗晶粒硬质合金。所制得的粗晶WC合金具有孔隙度低、杂质含量低、平均晶粒大的特点。
图I为根据本发明生产的WC-8CO粗晶合金的金相组织照片。图2为根据本发明生产的WC-9CO-1. OTaC粗晶合金的金相组织照片。图3为根据本发明生产的WC-13CO粗晶合金的金相组织照片。
具体实施例方式下面将结合具体实施例度本发明做进一步地描述。实施例I
将28Kg供应态粒度为15 μ m、研磨态粒度为6. Oym的粗颗粒WC粉放入300L球磨机，同时加入154Kg棒球和12. 6L酒精，球磨28小时，然后加入32KgCo粉、340KgWC粉以及966Kg棒球和67. 4L酒精，加磨12小时卸料，然后按正常的工艺干燥、掺成型剂、压制成试块，在1460°C烧结lh，对产品进行金相检测，合金中孔隙度为A02B00，WC晶粒度为4. 2 μ m，金相照片如图I所示。实施例2
将22Kg供应态粒度为23 μ m、研磨态粒度为6. 5 μ m的粗颗粒WC粉放入300L球磨机，同时加入IIOKg棒球和8. 8L酒精，球磨35小时，然后加入36KgCo粉、338Kg WC粉和4KgTaC以及690Kg的棒球和71. 2L酒精，加磨8小时卸料，然后按正常的工艺干燥、掺成型剂、压制成试块，在1460°C烧结lh，对产品进行金相检测，合金中的孔隙度为A02B00、WC晶粒度为5 μ m，金相照片如图2所示。
实施例3
将40Kg供应态粒度27 μ m、研磨态粒度8. 3 μ m的粗颗粒WC粉放入300L球磨机，同时加入200Kg棒球和20L酒精，球磨30小时，然后加入52KgCo粉、308KgWC粉以及800Kg棒球和80L酒精，加磨IOh后卸料，然后按正常的工艺干 燥、掺成型剂、压制成试块，在1460°C烧结lh，对产品进行金相检测，合金中孔隙度为A00B00、WC晶粒度为7 μ m，金相照片如图3所示。通过上述实施例可以看出，本发明涉及一种粗晶粒碳化钨的制造方法，粗晶粒碳化钨的制造至少包括以下步骤
第一步选用高温还原高温碳化工艺制得的粗晶碳化钨(WC)粉为原料，碳化钨(WC)粉的供应态粒度为10 μ m-30 μ m、研磨态粒度大于6 μ m ;
第二步根据合金的配比，将配比中碳化钨(WC)总量的5-15%放入球磨机中，按照球料比4 6 1加入棒球，按O. 35-0. 5L/kg的液固比加入酒精，球磨20-40小时，使粗晶碳化钨(WC)粉在球磨机中充分破碎成细晶碳化钨(WC)粉；
第三步将重量为6-15%的钴粉，和剩余的85-95%的粗颗粒碳化钨(WC)粉加入球磨机中，以配料的总重量为基准，分别按2-3 1的球料比补充棒球和按O. 15-0. 2L/Kg的液固比补充酒精，再球磨6-12小时，使物料混和均匀；
第四步将上述步骤配好的混合料，按常规的工艺干燥、掺成型剂、压制，并在1440-1480°C进行烧结制得碳化钨(WC)晶粒度度为4_8 μ m的粗晶粒合金。进一步地，在合金中还加有O. 5-1. 5%的TaC或TaNbC，可使合金的耐磨性和抗热疲劳性进一步提闻。进一步地，所述的步骤四的烧结是压力烧结，采用压力烧结代替普通的真空烧结，可进一步减少合金中的孔隙度，提高合金的整体性能。采用上述方案后，可以确保粗晶WC原料在与Co粉均匀混合的情况下，绝大多数粗晶WC粉不会被过度破碎，通过预先将少量粗晶WC充分破碎成细晶WC，由于这种细WC与普通细颗粒WC相比，具有杂质含量低、内能(晶格畸变)和表面能(“新鲜”表面)高、活性大的特点，使得烧结过程中的溶解一析出机制得以充分发生，保证了合金收缩的完全，减少了可能出现的孔隙，而由粗晶WC破碎产生的细晶WC通过溶解一析出在其余粗晶WC上，又进一步增大了合金中WC的晶粒尺寸。本发明所生产的混合料，采用常规的压制、烧结方法，可制备Co含量为6 15%，WC晶粒度为Γ8 μ m的粗晶粒硬质合金。所制得的粗晶WC合金具有孔隙度低、杂质含量低、平均晶粒大的特点。
权利要求
1.一种粗晶粒碳化钨的制造方法，其特征在于粗晶粒碳化钨的制造至少包括以下步骤 第一步选用高温还原高温碳化工艺制得的粗晶碳化钨(WC)粉为原料，碳化钨(WC)粉的供应态粒度为10 μ m-30 μ m、研磨态粒度大于6 μ m ; 第二步根据合金的配比，将配比中碳化钨(WC)总量的5-15%放入球磨机中，按照球料比4 6 1加入棒球，按O. 35-0. 5L/kg的液固比加入酒精，球磨20-40小时，使粗晶碳化钨(WC)粉在球磨机中充分破碎成细晶碳化钨(WC)粉； 第三步将重量为6-15%的钴粉，和剩余的85-95%的粗颗粒碳化钨(WC)粉加入球磨机中，以配料的总重量为基准，分别按2-3 1的球料比补充棒球和按O. 15-0. 2L/Kg的液固比补充酒精，再球磨6-12小时，使物料混和均匀； 第四步将上述步骤配好的混合料，按常规的工艺干燥、掺成型剂、压制，并在1440-1480°C进行烧结制得碳化钨(WC)晶粒度度为4_8 μ m的粗晶粒合金。
2.如权利要求I所述的粗晶粒碳化钨的制造方法，其特征在于在合金中还加有O.5-1. 5%的TaC或TaNbC，可使合金的耐磨性和抗热疲劳性进一步提高。
3.如权利要求I所述的粗晶粒碳化钨的制造方法，其特征在于所述的步骤四的烧结是压力烧结，采用压力烧结代替普通的真空烧结，可进一步减少合金中的孔隙度，提高合金的整体性能。
全文摘要
本发明公开一种制造粗晶粒碳化钨(WC)硬质合金的方法，属于粉末冶金生产工艺领域。选取高温还原、高温碳化工艺生产的费氏粒度为10-30μm、研磨态粒度大于6.0μm的粗晶WC为原料的基础上，先将配比中粗晶WC重量的5-15%进行充分研磨，以获得活性高的细晶WC，然后将配比中其余WC和Co粉加入球磨机中，调整湿磨工艺参数，使剩余的WC与Co在混合均匀的情况下，避免过度破碎WC晶粒，通过在烧结过程中活性高的细晶WC的溶解—析出现象，使产品收缩完全致密，同时合金中WC晶粒进一步长大，从而制备出晶粒度达4.0-8.0μm的高性能粗晶硬质合金的方法。
文档编号C22C1/05GK102912206SQ20121041641
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月27日 优先权日2012年10月27日
发明者吴建国, 张国顺, 罗桂甫 申请人:株洲肯特硬质合金有限公司