一种碳化钨基硬质合金及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及合金材料【技术领域】，具体为一种碳化钨基硬质合金及其制备方法。本发明由钼粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅、氧化钇中的至少五种按一定比例组成增益剂，可抑制碳化钨晶粒过快和/或不规则生长，使碳化钨基硬质合金具有更高的强度、韧性和塑性；尤其是以最佳的比例使用时，可使碳化钨基硬质合金具有更好的综合力学性能，效果更好。各物质的粒度小于或等于1.2μm，且纯度为99.9％以上，使各物质高度混合，并且由钴粉和镍粉共同组成粘结剂，可使其它各物质与其进行充分接触，增加粘结面积，提高粘结力，从而可提高碳化钨基硬质合金的韧性。向复合原料中加入石蜡的四氯化碳溶液可使石蜡易于均匀分散到复合原料中。
【专利说明】一种碳化钨基硬质合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合金材料【技术领域】，尤其涉及一种碳化钨基硬质合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 硬质合金是由高硬度难熔的金属碳化物粉末（WC、TiC、TaC、NbC等）为主相，以过 渡族金属钴、镍等作为粘结相，通过粉末炼金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有高硬 度、高强度、高韧性、耐磨损、耐高温和膨胀系数小等优良性能，故而被广泛地应用于切削、 钻孔、采矿、工具成形及耐磨零件等领域。与高速钢相比，硬质合金具有较好的红硬性，当温 度超过600°C时，其硬度高于室温下的高速钢；当温度超过1000°C，硬质合金的硬度仍然高 于常温碳钢。
[0003] 在硬质合金刀具切削领域，现有硬质合金刀具材料难以满足被加工工件的精度和 表面粗糙度不断提高的要求，这就要求在现有硬质合金刀具材料的基础上，进一步改善硬 质合金的硬度、韧性、强度、耐磨性等综合性能。但是，现有技术中，生产碳化钨基硬质合金 时，碳化钨晶粒在液相烧结的过程中，由于长时间的高温烧结，晶粒通常会过快地生长和/ 或不规则生长，导致硬质合金的性能下降。针对这一问题，可以采用一些新的快速烧结技 术，如放电等离子烧结技术（SPS)、高频感应加热烧结技术（HFIHS)或热等静压技术（HIP) 等，来降低碳化钨晶粒的尺寸，但这必将增加硬质合金的生产成本。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有的碳化钨基硬质合金因制备过程中碳化钨晶体过快和/或不规 则生长，导致所制备的碳化钨基硬质合金性能下降的问题，提供一种生产成本低，性能更优 异的碳化钨基硬质合金，以及该种碳化钨基硬质合金的制备方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，
[0006] -种碳化钨基硬质合金，由复合原料制成，所述复合原料包括以下质量百分比的 各组分：粘结剂8-20%，增益剂3-15%，余量为碳化钨；
[0007] 所述增益剂由钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇中的至少五种组成； 所述复合原料中，钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇的质量百分比均分别小于 或等于5% ;
[0008] 所述粘结剂由钴粉组成，或由钴粉和镍粉组成，或由钴粉和铁粉组成，或由钴 粉、镍粉和铁粉组成；所述复合原料中，钴粉的质量百分比为6-12%，镍粉质量百分比为 0-6 %，铁粉的质量百分比为0-2 %。
[0009] 优选的，复合原料中，增益剂的质量百分比为3-13. 2% ;更优选的，所述复合原料 中，钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇的质量百分比均分别小于或等于2. 2%。
[0010] 优选的，复合原料中，钴粉的质量百分比为8%。
[0011] 优选的，复合原料中，镍粉的质量百分比为0-4%。
[0012] 以上所述碳化钨、钴粉、镍粉、钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇的粒 度均小于或等于I. 2 ii m。优选的，以上所述各物质的粒度均为0. 5-1 ii m。
[0013] 优选的，所述碳化钨、钴粉、镍粉、钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇 的纯度均大于或等于99. 9% (质量百分比）。
[0014] 以上所述碳化钨基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
[0015] S1、研磨：分别称取各组分并混合在一起，得复合原料；向复合原料中加入石蜡， 所述石蜡的质量是复合原料质量的1-3% ;然后在50-70°C下研磨复合原料36-72h，接着真 空干燥l-2h。
[0016] 优选的，研磨复合原料前，向复合原料中加入四氯化碳，使复合原料浸没于四氯化 碳中；并且可将石蜡先溶解在四氯化碳中再掺入复合原料中。研磨复合原料时使用的研磨 球为WC-6CO硬质合金研磨球，研磨球与复合原料的质量之比为5-10:1。
[0017] S2、过筛：复合原料经过大于或等于100目的筛，得过筛混合物。
[0018] S3、预烧结：将过筛混合物制成坯体，然后加热坯体使其逐渐升温至600-80(TC， 然后保温70-90min，接着将坯体冷却至室温。
[0019] 优选的，通过干压成型将过筛混合物制成粗坯，然后对粗坯进行冷等静压处理，形 成述体。所述冷等静压的过程中，用5min将压力升至100-300MPa，然后保压5min。
[0020] S4、烧结：在氮气和/或惰性气体保护下或真空条件下，加热坯体使其逐渐升温至 1350-1430°C，然后保温50-70min，接着将坯体冷却至室温。所述的真空条件的真空度为 0. 1-IOPa0
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明由钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、 碳化硅、氧化钇中的至少五种按一定比例组成增益剂，可抑制碳化钨晶粒过快和/或不规 则生长，使碳化钨基硬质合金具有更高的强度、韧性和塑性；尤其是以最佳的比例使用时， 可使碳化钨基硬质合金具有更好的综合力学性能，效果更好。各物质的粒度小于或等于 1. 2 ilm，且纯度为99. 9%以上，使各物质高度混合，并且由钴粉和镍粉共同组成粘结剂，可 使其它各物质与其进行充分接触，增加粘结面积，提1?粘结力，从而可提1?碳化鹤基硬质合 金的韧性。在制备碳化钨基硬质合金的过程中，先用四氯化碳溶解石蜡再倒入复合原料中， 可使石蜡比较容易均匀分散到复合原料中。向复合原料中加入四氯化碳并浸没原料混合， 以四氯化碳作为溶剂进行湿法球磨，复合原料不易被氧化，便于干燥，并且干燥后的粉体分 散均匀，团聚少。由本发明制备的碳化钨基硬质合金不仅强度高，同时还可保证其具有高硬 度和高韧性，硬度为15_25GPa，断裂韧性为4-8MPa ?m"2。此外，通过本发明方法，可减少物 料的研磨时间，缩短生产周期，降低生产成本。
【具体实施方式】
[0022] 为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作 进一步介绍和说明。
[0023] 实施例 1-20
[0024] 实施例1-20提供的碳化钨基硬质合金分别由下表1中所示的各物质制成。
[0025] 表1实施例1-20中组成复合原料的各组分及质量百分比
[0026]
【权利要求】
1. 一种碳化钨基硬质合金，由复合原料制成，其特征在于，所述复合原料包括以下质量 百分比的各组分：粘结剂8-20%，增益剂3-15%，余量为碳化钨； 所述增益剂由钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇中的至少五种组成；所述 复合原料中，钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇的质量百分比均分别小于或等 于5% ; 所述粘结剂由钴粉组成，或由钴粉和镍粉组成，或由钴粉与铁粉组成，或由钴粉、镍粉 和铁粉组成；所述复合原料中，钴粉的质量百分比为6-12%，镍粉质量百分比为0-6%，铁 粉的质量百分比为0-2%。
2. 根据权利要求1所述一种碳化钨基硬质合金，其特征在于，所述复合原料中，增益剂 的质量百分比为3-13. 2%。
3. 根据权利要求2所述一种碳化钨基硬质合金，其特征在于，所述复合原料中，钴粉的 质量百分比为8%。
4. 根据权利要求3所述一种碳化钨基硬质合金，其特征在于，所述复合原料中，镍粉的 质量百分比为0-4%。
5. 根据权利要求1-4任一所述一种碳化钨基硬质合金，其特征在于，所述碳化钨、钴 粉、镍粉、钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇的粒度均小于或等于1. 2 y m。
6. 根据权利要求5所述一种碳化钨基硬质合金，其特征在于，所述碳化钨、钴粉、镍粉、 钥粉、碳化f凡、碳化铬、碳化钛、碳化娃和氮化碳的粒度均为0. 5-1 y m。
7. 根据权利要求1-4任一所述一种碳化钨基硬质合金，其特征在于，所述碳化钨、钴 粉、镍粉、钥粉、碳化钒、碳化铬、碳化钛、碳化硅和氧化钇的纯度均大于或等于99. 9%。
8. -种如权利要求1所述碳化钨基硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 研磨：分别称取各组分并混合在一起，得复合原料；向复合原料中加入石蜡，所述 石蜡的质量是复合原料质量的1-3% ;然后在50-70°C下研磨复合原料36-72h，接着真空干 燥 l_2h ; 52、 过筛：复合原料经过大于或等于100目的筛，得过筛混合物； 53、 预烧结：将过筛混合物制成坯体，然后加热坯体使其逐渐升温至600-80(TC，然后 保温70-90min，接着将坯体冷却至室温； 54、 烧结：在氮气和/或惰性气体保护下或真空条件下，加热坯体使其逐渐升温至 1350-1430°C，然后保温50-70min，接着将坯体冷却至室温。
9. 根据权利要求8所述一种碳化钨基硬质合金的制备方法，其特征在于，步骤S1中， 研磨复合原料前，向复合原料中加入四氯化碳，使复合原料浸没于四氯化碳中。
10. 根据权利要求9所述一种碳化钨基硬质合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中， 通过干压成型将过筛混合物制成粗坯，然后对粗坯进行冷等静压处理，形成坯体。
【文档编号】C22C1/05GK104451322SQ201410693161
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】伍尚华, 陈健, 弓满锋 申请人:广东工业大学