钨粉分级制备超粗晶粒硬质合金的方法与流程

本发明属于硬质合金制备领域，具体涉及一种钨粉分级制备超粗晶粒硬质合金的方法。

背景技术：

钨以纯金属和合金的形式在现代科学技术中得到了广泛的应用,特别是用于钢铁的合金剂,碳化钨基硬质合金,以及耐磨、耐蚀和高温合金。其中超粗钨粉是制备超粗碳化钨的重要原料,其产品具有与中、细碳化钨不同的性能与用途,具有高温缺陷少、显微硬度高、微观应变小等一系列优点,广泛用于地矿工具、冲压模具、石油钻头、隧道掘进刀具、高速切削车刀、硬面材料等领域。

目前工业上生产钨粉的工艺主要是将仲钨酸钨粉末锻烧成黄钨或蓝钨,然后在氢气中还原制备钨粉,这种方法制备的钨粉是很规则的多晶形,粉末粒度大多控制在2-5μm，20世纪年代中期开始兴起的在氧化钨中掺碱金属盐的中温

还原法,可以使钨粉的粒度成倍增长，就钨粉平均度而言,添加li的工艺是见效最明显的,但在钨粉中残留的li含量很大，na也有促进钨粉颗粒发育的作用。同时有研究表明,在仲钨酸钨中添加少量的碱金属元素,不但能提高钨粉的费氏粒度,而且可以提高钨粉的均匀性，掺杂li元素能大幅度地提高钨粉的费氏粒度,但使粉末粒度分布变宽,均匀性变差。采用na、li共掺,在提高钨粉粒度的同时,其均匀性有所改善,可以获得较为满意的综合效果。辛延君等人在“仲钨酸铵还原制备超粗球形钨粉”中研究表明以钨酸铵溶液原料，加入碱金属盐，可直接制备出流动性良好，近球形，晶粒发育完整且均匀的粗晶钨粉。谭征在“na元素掺杂方式对超粗晶碳化钨及其合金性能的影响”中指出以钨酸铵晶体为原料，在原料中掺入na2wo4·2h2o，易于获得粒度较粗的钨颗粒，且在后续获得的合金性能良好的超粗晶wc-10co合金性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种钨粉分级制备超粗晶粒硬质合金的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钨粉分级制备超粗晶粒硬质合金的方法，包括下述步骤：

1)：将仲钨酸铵晶体在碱金属溶液中进行浸泡，得到掺碱仲钨酸铵；所述的掺碱仲钨酸铵的碱金属的掺入量为50-300ppm；

2)：将步骤1)得到的掺碱仲钨酸铵回转炉煅烧得到黄钨，继而将黄钨经过高温还原得到钨粉；所述的钨粉经高温碳化得到碳化钨。

步骤2)中所述的钨粉经过气流粉碎分级机，去除钨粉中的细颗粒得到分级的粗颗粒钨粉；所述的粗颗粒钨粉的粒径大于20μm；然后将得到的粗颗粒钨粉进行高温碳化得到碳化钨。

所述的碱金属溶液为naoh、lioh或者koh中的一种或者几种混合。

所述的碳化钨制备的硬质合金的平均粒径大于6μm，孔隙度在a02-b02之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

相对于现有技术中在仲钨酸铵(apt)中加入na2wo4·2h2o，本发明中以碱金属溶液的形式加入，使得碱金属的量更容易控制，通过碱金属溶液的浸泡烘干后得到的掺碱仲钨酸铵，粒径分布更加均匀，即可使后续得到的粗颗粒钨粉粒径分布更加均匀，使最终制得的合金得到更优异的性能。此外，本发明中采用naoh、lioh或者koh作为原料，相对于添加钨酸盐，成本更加低廉。

同时，最为优选，将得到的钨粉进行粗颗粒分级，得到粒径大于20μm的粗颗粒钨粉，可以实现最终的合金性能更优。

附图说明

图1示出实施例1掺杂naoh后的apt的sem照片；

图2示出对比例1中掺杂钨酸钠的sem照片；

图3示出实施例1掺杂naoh后的apt粒径分布图；

图4示出实施例1黄钨的sem照片；

图5示出实施例1的钨粉的sem照片；

图6示出实施例1的碳化钨的sem照片；

图7示出对比例1的碳化钨的sem照片；

图8示出实施例1的合金金相图片。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

1)掺碱金属的制备：将仲钨酸铵晶体在naoh溶液中进行浸泡，得到掺碱仲钨酸铵；所述的掺碱仲钨酸铵的na金属的掺入量为100ppm；其中原料仲钨酸铵晶体采购自赣州海龙钨钼有限公司，其费式粒径大于30μm。

2)：将步骤1)得到的掺碱仲钨酸铵经回转炉煅烧得到黄钨，煅烧温度为700-730℃。

3)：继而将黄钨经过高温还原得到钨粉；高温还原工艺选用自动高温十五管还原炉，还原温度为1000℃。

4)：将步骤3)得到的所述的钨粉经高温碳化得到碳化钨粉。碳化温度采用2200℃高温下碳化，得到碳化钨粉。

5)：将碳化钨粉末与钴粉混合，利用粉末冶金工艺制成wc-10co硬质合金

实施例2-3：

实施例2与实施例1制备方法相同，区别仅在于选用的碱金属不同，实施例2选用的碱金属为lioh，且掺杂量为30ppm，实施例3选用的碱金属为lioh，且掺杂量为200ppm。

实施例4：

实施例4与实施例1制备方法相同，区别仅在于，步骤2)中所述的钨粉经过气流粉碎分级机，去除钨粉中的细颗粒得到分级的粗颗粒钨粉；所述的粗颗粒钨粉的粒径大于20μm；然后将得到的粗颗粒钨粉进行高温碳化得到碳化钨。

对比例1：

对比例1与实施例1相同，区别仅在于，步骤1)中添加的碱金属为na2wo4·2h2o。

其中，实施例1相对于实施例2-3而言，效果最好，以实施例1为例，进行性能测试说明：

1.1.掺碱apt的性能测试：

图1示出实施例1掺杂naoh后的apt的sem照片，图2示出对比例中掺杂钨酸钠的sem照片。

表1中示出实施例1与对比例1中得到的掺杂碱金属后的apt的粒径分布。图3示出粒径分布图。

表1

从表中以及图中可知，掺杂naoh生产的apt均匀性明显优于采用对比例中掺杂钨酸钠的sem照片。主要表现在实施例1中+150～-200目数量较多，而+100和-325目较少。

1.2掺碱金属对生产黄钨性能的影响

表2示出掺碱金属对生产黄钨性能的影响，从表2可以看出实施例1中掺na后生产出来的黄钨fsss和hb比平时对比例中生产的黄钨fsss和hb左右高很多，掺na后会使黄钨粒度和松比升高；从筛分看以及图4示出的实施例1中sem照片可以看出，apt掺na生产的黄钨延续了apt的筛分形态，呈正态分布，粒度集中、均匀。

表2

1.3掺碱金属对粗颗粒钨粉性能的影响

表3示出掺碱金属对粗颗粒钨粉性能的影响，从表3可以看出实施例1掺na的apt生产的钨粉对比例1生产的钨粉粒度、研磨粒度相近，但是松比和拍实密度apt掺na生产的钨粉明显高很多。图5示出实施例1的钨粉的sem照片。

表3

1.4掺碱金属对碳化钨的影响

表4

通过表4可以看出实施例1比对比例1研磨粒度、松比、拍实都高。

1.5掺碱金属对超粗晶合金的影响

表5示出掺碱金属对超粗晶合金性能的影响，从表中以及图8中可以看出实施例1掺na的apt生产的合金比对比例1生产的合金无论是密度，硬度还有横向断裂强度以及晶粒度均有较好的性能，同时，实施例4增加了分级步骤后，也能提高合金的性能。

表5

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。