本发明属于合金技术领域，特别涉及一种无粘结相细颗粒碳化钨基硬质合金的制备方法。
背景技术：
目前市场上生产的碳化钨基硬质合金主要由氢气烧结，负压烧结，热等静压烧结（低压）等常规方法生产，这些常规方法生产出的硬质合金的钴含量相对较高（≥3%），由于钴含量的增加，会影响合金制件的硬度耐磨性（hra≤94.2）和密度（密度≤15.10cm3），因此生产硬质合金的使用寿也不长。并且这些常规生产方法具有生产周期长能耗高等缺点。
技术实现要素：
本发明提供一种无粘结相细颗粒碳化钨基硬质合金的制备方法，以解，决现有技术中生产周期长能耗高的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种无粘结相细颗粒碳化钨基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、按照质量份数将500份wc混合粉、0.15-0.50份炭黑和500-1500份合金球置于实验机中干磨4-10h，转速30-72r/min，停机4h-6h后取出混合粉末，真空干燥过筛制得无粘结相粉；停机4h-6h防止干磨过程中产生的温度使物料氧化或自燃；
步骤（2）、采用放电等离子烧结法烧结无粘结相粉，制得的产品硬度hra≥95.4，密度≥15.30g/cm3，相对密度≥97.4%，无孔洞夹杂。
进一步的，所述步骤（1）中的wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照质量百分比含有的cr3c2≤1.0%。
进一步的，所述步骤（1）中合金球包括wc粉和co粉，其中按照质量百分比wc粉：co粉=96：4。
进一步的，所述步骤（1）中合金球的直径≤10mm。
进一步的，所述步骤（2）中首先将步骤（1）制得的无粘结相粉置于石墨模具内并墩实均匀，然后将石墨模具置于放电等离子烧结炉内，自上而下依次为上压头、上石墨垫块、石墨模具、下石墨垫块和下压头，将装有样品粉的石墨模具采用碳毡包裹，启动放电等离子烧结炉，先进行5kn预压，预压好后启动烧结程序进行烧结。
进一步的，所述步骤（2）中烧结的温度变化为：由室温升温至420℃，随后经15min温度自420℃升至1550℃-1600℃，再经7min温度自1550℃-1600℃升至1800℃-1850℃，最后保温≤30min。
进一步的，所述步骤（2）中烧结的同时压制压力≤50mpa。
进一步的，所述步骤（2）中无粘结相粉在模腔包有石墨纸的等静压石墨模具中压制。
优选的，步骤（2）、采用放电等离子烧结法烧结无粘结相粉，具体步骤如下：首先将步骤（1）制得的无粘结相粉称量40g装入模腔包有厚度为0.4mm的石墨纸的ф20x60mm的细颗粒等静压石墨模具内墩实后，放入压头来回转几圈，使无粘结相粉在模具腔体内均匀分布，随后将下石墨垫块放在放电等离子烧结炉的下压头上并与安全塞对齐安放，然后将组装好的石墨模具放在下石墨垫块上，并使用碳毡包裹石墨模具，最后将上石墨垫块放在石墨模具与上压头之间，安装好后启动放电等离子烧结炉双控开关进行5kn预压，预压好后关闭炉壁启动烧结程序进行烧结，所述步骤（2）中烧结的温度变化为：由室温升温至420℃，随后经15min温度自420℃升至1550℃-1600℃，再经7min温度自1550℃-1600℃升至1800℃-1850℃，最后保温≤30min，所述步骤（2）中烧结的同时压制压力≤50mpa；制得的产品硬度hra≥95.4，密度≥15.30g/cm3，相对密度≥97.4%（wc理论密度15.7g/cm3），无孔洞夹杂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明制得的制件具有优异的性能，无空洞、夹杂、η相，hra≥95密度≥15.3g/cm3，相对密度≥97.4%，使用寿命和耐磨性得到明显提高。所述步骤（1）中无酒精，减少了氧的存在，降低η相产生概率。
本发明采用了放电等离子烧结技术，突破了传统格局，生产出的硬质合金进入了无粘结相领域，钴含量为0%，且密度和硬度也相应提高，hra≥95.4，密度≥15.30g/cm3。同时，该技术具有生产周期短，成形压力低，原料广泛，能耗低，模具成本低等优点。制得的制件性能好于上述常规方法生产的合金，进而可以更好地适应于高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性的工作环境。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种无粘结相细颗粒碳化钨基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、按照质量份数将500份wc混合粉（wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照质量百分比含有的cr3c2为0.5%）、0.15份炭黑和500份合金球（合金球包括wc粉和co粉，其中按照质量百分比wc粉：co粉=96：4，合金球直径4mm）置于实验机中干磨4h，转速30r/min，停机4h后取出混合粉末，真空干燥过筛制得无粘结相粉；停机4h防止干磨过程中产生的温度使物料氧化或自燃；
步骤（2）、采用放电等离子烧结法烧结无粘结相粉，具体步骤如下：首先将步骤（1）制得的无粘结相粉称量40g装入模腔包有厚度为0.4mm的石墨纸的ф20x60mm的细颗粒等静压石墨模具内墩实后，放入压头来回转几圈，使无粘结相粉在模具腔体内均匀分布，随后将下石墨垫块放在放电等离子烧结炉的下压头上并与安全塞对齐安放，然后将组装好的石墨模具放在下石墨垫块上，并使用碳毡包裹石墨模具，最后将上石墨垫块放在石墨模具与上压头之间，安装好后启动放电等离子烧结炉双控开关进行5kn预压，预压好后关闭炉壁启动烧结程序进行烧结，所述步骤（2）中烧结的温度变化为：由室温升温至420℃，随后经15min温度自420℃升至1550℃，再经7min温度自1550℃升至1800℃，最后保温10min，所述步骤（2）中烧结的同时压制压力为30mpa；制得的产品，并进行物理性能检测及金相检测，测得产品晶粒尺寸为0.8um，硬度hra≥95.4，密度≥15.30g/cm3，相对密度≥97.4%（wc理论密度15.7g/cm3），hv10≥2300，无孔洞夹杂。
所述步骤（1）中无酒精，减少了氧的存在，降低η相产生概率。
实施例2
一种无粘结相细颗粒碳化钨基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、按照质量份数将500份wc混合粉（wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照质量百分比含有的cr3c2为0.8%）、0.40份炭黑和1000份合金球（合金球包括wc粉和co粉，其中按照质量百分比wc粉：co粉=96：4，合金球直径=8mm）置于实验机中干磨8h，转速50r/min，停机5h后取出混合粉末，真空干燥过筛制得无粘结相粉；停机5h防止干磨过程中产生的温度使物料氧化或自燃；
步骤（2）、采用放电等离子烧结法烧结无粘结相粉，具体步骤如下：首先将步骤（1）制得的无粘结相粉称量40g装入模腔包有厚度为0.4mm的石墨纸的ф20x60mm的细颗粒等静压石墨模具内墩实后，放入压头来回转几圈，使无粘结相粉在模具腔体内均匀分布，随后将下石墨垫块放在放电等离子烧结炉的下压头上并与安全塞对齐安放，然后将组装好的石墨模具放在下石墨垫块上，并使用碳毡包裹石墨模具，最后将上石墨垫块放在石墨模具与上压头之间，安装好后启动放电等离子烧结炉双控开关进行5kn预压，预压好后关闭炉壁启动烧结程序进行烧结，所述步骤（2）中烧结的温度变化为：由室温升温至420℃，随后经15min温度自420℃升至1580℃，再经7min温度自1580℃升至1830℃，最后保温≤30min，所述步骤（2）中烧结的同时压制压力≤50mpa；制得的产品，并进行物理性能检测及金相检测，测得产品晶粒尺寸为0.8um，硬度hra≥95.4，密度≥15.30g/cm3，相对密度≥97.4%（wc理论密度15.7g/cm3），hv10≥2300，无孔洞夹杂。
所述步骤（1）中无酒精，减少了氧的存在，降低η相产生概率。
实施例3
一种无粘结相细颗粒碳化钨基硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、按照质量份数将500份wc混合粉（wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照质量百分比含有的cr3c2为1.0%）、0.50份炭黑和1500份合金球（合金球包括wc粉和co粉，其中按照质量百分比wc粉：co粉=96：4，合金球直径=10mm）置于实验机中干磨4-10h，转速72r/min，停机6h后取出混合粉末，真空干燥过筛制得无粘结相粉；停机6h防止干磨过程中产生的温度使物料氧化或自燃；
步骤（2）、采用放电等离子烧结法烧结无粘结相粉，具体步骤如下：首先将步骤（1）制得的无粘结相粉称量40g装入模腔包有厚度为0.4mm的石墨纸的ф20x60mm的细颗粒等静压石墨模具内墩实后，放入压头来回转几圈，使无粘结相粉在模具腔体内均匀分布，随后将下石墨垫块放在放电等离子烧结炉的下压头上并与安全塞对齐安放，然后将组装好的石墨模具放在下石墨垫块上，并使用碳毡包裹石墨模具，最后将上石墨垫块放在石墨模具与上压头之间，安装好后启动放电等离子烧结炉双控开关进行5kn预压，预压好后关闭炉壁启动烧结程序进行烧结，所述步骤（2）中烧结的温度变化为：由室温升温至420℃，随后经15min温度自420℃升至1600℃，再经7min温度自1600℃升至1850℃，最后保温30min，所述步骤（2）中烧结的同时压制压力为40mpa；制得的产品，并进行物理性能检测及金相检测，测得产品晶粒尺寸为0.8um，硬度hra≥95.4，密度≥15.30g/cm3，相对密度≥97.4%（wc理论密度15.7g/cm3），hv10≥2300，无孔洞夹杂。
所述步骤（1）中无酒精，减少了氧的存在，降低η相产生概率。
放电等离子烧结（sparkplasmasintering）简称sps是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术。该技术利用脉冲能，放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程，对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义。
放电等离子烧结（sparkplasmasintering）简称sps是近年来发展起来的一种新型的快速烧结技术。该技术利用脉冲能，放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程，对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义。
放电等离子烧结在纳米材料、复合材料等的制备中显示了极大的优越性，将金属等粉末装入由石墨等材质制成的磨具内，利用上下模冲和通电电极将特定烧结电源和压制压力施加在烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却阶段完成制取高性能材料或制件，是将电能和机械能同时赋予烧结粉末的一种新工艺。
本发明中sps烧结周期短，整个过程不到60分钟，能耗低，特有的烧结技术避免了液相的产生，从而避免了粗晶等现象的产生，提高了产品的硬度、耐磨性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。