专利名称：一种稀土改性钨硬质合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及硬质合金的制备领域，尤其涉及一种稀土改性钨硬质合金及其制备方法。
背景技术：
鹤基合金一种以鹤为硬质相，以镇、铜或镇、铁等为粘结相构成的复合材科。鹤基合金由于其密度高、强度高、延性好、韧性好、热膨胀系数小等一系列优异特性而被广泛应用于信息、能源、冶金、航空航天、国防军工和核工业等领域。进入21世纪后，随着科学技术的发展，钨基合金材料不仅在国防军工、航空航天等领域发挥更重要的作用，同时，在电子信息、环境、能源、和动力机械中的用量也将大幅度提升，预计将增长2 3倍。随着信息、能源、环境、国防军工等行业的快速发展，对材料的性能提出了更高更多的要求。因此，如何在现有基础上提高现有材料的综合性能已成为材料工作者关注的首要问题。硬质合金生产技术中，主要以碳化钨与钴粉为原料，以掺胶或掺蜡的形式成型。在1200°C以上进行高温烧结。由于碳化钨与钴粉的粒度因素，及碳化钨与钴粉的配比不同，烧结出来的硬质合金性能也相差甚远。因此，硬质合金牌号也不同。由于该硬质合金产品所涉及的应用多而广，随着新型工业的高速发展，这种被称为“工业牙齿”的硬质合金的应用领域也越来越广，而且性能要求越来越趋向于高强度、高硬度和耐高温三合一体。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种稀土改性钨硬质合金及其制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种稀土改性钨硬质合金及其制备方法，其原料的重量百分比为:
碳化钨粉:76.8%-82.8%、
钴粉:6% -20%、
碳化钒:0-0.3%、
碳化铬:0.3%-1.0%、
碳化钽:0-1.0%、
碳化钛:0-0.5%、
铼粉:0-0.02%、
镍粉:0-0.5%、
硝酸铜:5.3-7.0%、
氧化钇:2.7-3.2%ο在本发明中，所有原料的粒度为1000-1500目。—种稀土改性钨硬质合金的制备方法，其主要步骤包括:
(1)将硝酸铜配置成10-25%的水溶液，加入碳化钨粉和氧化钇粉，输送到雾化喷嘴进行雾化，雾化后的微小液滴喷入密闭的高温反应炉中进行反应，反应炉中由过量的碳提供还原氛围，在反应炉中反应温度800-1000°C ；
(2)从反应炉的排烟口收集反应后的物料，分别通过淋洗和烘干后，收集粉末物料，此时物料粉末为稀土元素乾改性的WC/Cu合金粉末；
(3)将上步骤取得的合金粉末与钴粉、碳化钒、碳化铬、碳化钽、碳化钛、铼粉、镍粉混合，加入足量的酒精，使混合均匀；
(4)将混合物在球磨机中进行湿式球磨4-24小时,转速控制在50-150r/min,球磨之后，将湿式混合料转入双锥混合器中混合1-2小时，进行酒精回收，然后干燥1-2小时；
(5)对上步骤得到的粉末物料进行常 温静压，静压20-30min，压强100_300MPa；
(6)向物料中添加石蜡定型剂并不断搅拌，加入石蜡量为物料的4-10%，搅拌时间2-3h ；
(7)对石蜡定型的物料进行烧结，在烧结过程中先在250-500°C温度时除蜡3-5h，然后在2-3h内升温至1350°C，在60-80min内升温至1400°C，然后在1400°C先烧结保温60-80min，再在压力在IOMPa时保持30_80min，冷却后即得到产品。有益效果:本发明通过采用多项工艺，大幅度提高了硬质合金的品质，降低了生产成本和消耗，提高了生产效率，节能环保。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面举实例对本发明进行详细描述。根据原料配比准备原料称取碳化钨7848g、钴粉1000g、碳化钒30g、碳化铬80g、碳化钽70g、碳化钛50g、铼粉2g、硝酸铜620g、氧化乾30g。将硝酸铜融入水配制成15%的溶液，添加碳化钨粉和氧化钇粉，震荡后雾化，喷入高温反应炉中，收集反应产物，将产物与碳化钥;、钴粉、碳化铬、碳化钽、碳化钛、铼粉以酒精为介质充分混合，并将混合物投入球磨机进行湿式球磨8小时，转速110r/min ;球磨后，将混料转入双锥混合器中混合lh，进行酒精回收，然后干燥2小时，进行常温静压保持加压30min,压力300MPa ;向物料中添加石腊定型剂300g并不断搅拌3h,搅拌后进行烧结,烧结过程先在500°C除蜡5h，再在2-3h内升温至1350°C，在80min内升温至1400°C，保持80min进行烧结，然后加压至IOMPa保持80min，冷却，即得到产品硬质合金。在本发明中，所述的雾化反应阶段，高温反应炉中由碳来提供一个能够快速反应的还原氛围，碳不仅能与原料中的水反应制造出更多的还原气体，还能与原料碳化钨中的碳进行物质交换，使该步骤反应产物中的粉末颗粒更小，使最终产品质量更好。在本发明中，高温反应炉的尾气中含有大量的还原气体如氢气、一氧化碳等和粉尘，需进行净化除去，以保证产品的质量，并降低其对环境的污染。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种稀土改性钨硬质合金，其特征在于，其原料的重量百分比为: 碳化钨粉:76.8%-82.8%、 钴粉:6% -20%、 碳化钒:0-0.3%、 碳化铬:0.3%-1.0%、 碳化钽:0-1.0%、 碳化钛:0-0.5%、 铼粉:0-0.02%、 镍粉:0-0.5%、 硝酸铜:5.3-7.0%、 氧化钇:2.7-3.2%ο
2.根据权利要求1所述的一种稀土改性钨硬质合金，其特征在于，所有原料的粒度为1000-1500 目。
3.—种稀土改性钨硬质合金的制备方法，其特征在于，其主要步骤包括: (1)将硝酸铜配置成1(Γ25%的水溶液，加入碳化钨粉和氧化钇粉，输送到雾化喷嘴进行雾化，雾化后的微小液滴喷入密闭的高温反应炉中进行反应，反应炉中由过量的碳提供还原氛围，在反应炉中反应温度800-1000°C ； (2)从反应炉的排烟口收集反应后的物料，分别通过淋洗和烘干后，收集粉末物料，此时物料粉末为稀土元素乾改性的WC/Cu合金粉末； (3)将上步骤取得的合金粉末与钴粉、碳化钒、碳化铬、碳化钽、碳化钛、铼粉、镍粉混合，加入足量的酒精，使混合均匀； (4)将混合物在球磨机中进行湿式球磨4-24小时,转速控制在50-150r/min,球磨之后，将湿式混合料转入双锥混合器中混合1-2小时，进行酒精回收，然后干燥1-2小时； (5)对上步骤得到的粉末物料进行常温静压，静压20-30min，压强100_300MPa； (6)向物料中添加石蜡定型剂并不断搅拌，加入石蜡量为物料的4-10%，搅拌时间2-3h ； (7)对石蜡定型的物料进行烧结，在烧结过程中先在250-500°C温度时除蜡3-5h，然后在2-3h内升温至1350°C，在60-80min内升温至1400°C，然后在1400°C先烧结保温60-80min，再在压力在IOMPa时保持30_80min，冷却后即得到产品。
全文摘要
一种稀土改性钨硬质合金及其制备方法，以碳化钨、钴粉、碳化钒、碳化铬、碳化钽、碳化钛、铼粉、硝酸铜和氧化钇为原料，采用多种优秀工艺，通过雾化制粉、酒精混合、湿式球磨、常温静压、石蜡定型，分段烧结等步骤来制备，大幅度提高了硬质合金的品质，降低了生产成本和消耗，提高了生产效率，节能环保。
文档编号C22C1/04GK103255333SQ20131022231
公开日2013年8月21日 申请日期2013年6月6日 优先权日2013年6月6日
发明者郭学益, 肖民, 田庆华 申请人:赣县世瑞新材料有限公司