钨钴类硬质合金的制备方法与流程

本发明涉及硬质合金生产技术领域，尤其涉及一种钨钴类硬质合金的制备方法。

背景技术：

钨钴类(yg)硬质合金的相成份由于碳含量的不同存在以下三种情况：wc+γ+η、wc+γ、wc+γ+c，当钨钴类硬质合金处于wc+γ二相区时产品质量最佳。因碳含量过低出现的η相和因碳含量过高出现的c相会对钨钴类硬质合金的物理性能及加工使用寿命造成不良的影响。因此，对钨钴类硬质合金调碳使其处于合理的二相区至关重要。

现有技术中，对钨钴类硬质合金进行调碳主要是在配制混合料过程中补充适量的碳粉或者钨粉，在碳化钨原料的碳含量过低时补充碳粉，在碳化钨原料的碳含量过高时补充钨粉。但是，补充的碳粉或钨粉在烧结时会产生“再生碳化钨”，再生碳化钨的晶粒度与碳化钨原料晶粒度差异大，会影响硬质合金的物理性能及使用寿命。当再生碳化钨晶粒度偏小时，硬质合金易形成拱桥效应，产品内微空隙较多，影响产品的抗弯强度及冲击韧性。当再生碳化钨晶粒度偏大时，又会因为位错影响产品硬度。

技术实现要素：

本发明提供一种不仅能够保证钨钴类硬质合金产品处于合理的二相区，还能够避免再生碳化钨晶粒度与碳化钨原料晶粒度差异过大的钨钴类硬质合金的制备方法。

本发明提供一种钨钴类硬质合金的制备方法，包括以下步骤：将a质量份碳含量为c1％的第一碳化钨粉与b质量份碳含量为c2％的第二碳化钨粉按照(c1％a+c2％b)/(a+b)＝6.126％的比例关系配制混合料进行湿磨，其中，c1％＞6.126％，0＜c2％＜6.126％；将湿磨后的所述混合料进行喷雾干燥、模压成型、烧结以获得钨钴类硬质合金。

本发明提供的钨钴类硬质合金的制备方法将碳含量偏高的第一碳化钨粉与碳含量偏低的第二碳化钨粉经合理配比，使第一碳化钨粉内的游离碳与第二碳化钨粉内的钨、碳化二钨等发生反应，生成与碳化钨原料晶粒度相同的“再生碳化钨”，从而既保证钨钴类硬质合金产品处于合理的二相区，又控制了产品晶粒度，使产品拥有较好的物理性能及使用寿命。

附图说明

图1是本发明中实施例1与对比例1及对比例2获得的硬质合金产品的物理性能测试结果。

图2是图1中实施例1与对比例1及对比例2获得的硬质合金产品的使用性能测试结果。

图3是图1中实施例1获得的硬质合金产品在刀尖r角崩缺后的显微结构图。

图4是图1中对比例1获得的硬质合金产品在刀尖r角崩缺后的显微结构图。

图5是图1中对比例2获得的硬质合金产品在刀尖r角崩缺后的显微结构图。

具体实施方式

本发明提供一种钨钴类硬质合金的制备方法，采用碳含量不同的两种碳化钨原料制备硬质合金产品。具体地，该制备方法主要包括以下步骤：

将a质量份碳含量为c1％的第一碳化钨粉与b质量份碳含量为c2％的第二碳化钨粉按照(c1％a+c2％b)/(a+b)＝6.126％的比例关系配制混合料进行湿磨，其中，c1％＞6.126％，0＜c2％＜6.126％；

将湿磨后的混合料进行喷雾干燥、模压成型、烧结以获得钨钴类硬质合金。

可以理解，当碳化钨原料的碳含量为6.126％时，碳含量最佳，获得的钨钴类硬质合金的物理性能好、使用寿命长。

本发明提供的钨钴类硬质合金的制备方法将碳含量偏高的第一碳化钨粉与碳含量偏低的第二碳化钨粉经合理配比，使第一碳化钨粉内的游离碳与第二碳化钨粉内的钨、碳化二钨等发生反应，生成与碳化钨原料晶粒度相同的“再生碳化钨”，从而既保证钨钴类硬质合金处于合理的二相区，又控制了其晶粒度，使其拥有较好的物理性能及使用寿命。

进一步地，进行湿磨的混合料还包括钴粉、成型剂、分散剂及抑制剂。具体地，成型剂可以是石蜡，也可以是橡胶或者peg(聚乙二醇)。分散剂优选为油酸，也可以是酒精等具有分散作用且对其他原料没有不良影响的溶剂。抑制剂为碳化铬、碳化钒及碳化钽中的一种或多种，用来抑制晶粒的长大。

需要说明的是，成型剂、分散剂的加入量需要满足一定的比例关系，当a+b＝100时，成型剂的加入量为1.1～2.2质量份，分散剂的加入量为0.1～0.2质量份。

实施例1

将100质量份碳含量为6.15％的第一碳化钨粉、100质量份碳含量为6.07％的第二碳化钨粉、22质量份的钴粉、4质量份的石蜡、0.4质量份的油酸及1质量份的碳化铬加入湿磨机中混合湿磨45小时，其中，第一碳化钨粉与第二碳化钨粉的平均粒径均为0.6μm。然后，将湿磨后的混合料进行喷雾干燥、模压成型、烧结，获得硬质合金产品。

对比例1

将200质量份碳含量为6.15％的第一碳化钨粉、1.64质量份的钨粉、22质量份的钴粉、4质量份的石蜡、0.4质量份的油酸及1质量份的碳化铬加入湿磨机中混合湿磨45小时，其中，第一碳化钨粉的平均粒径均为0.6μm，钨粉的粒径为1～1.2μm。然后，将湿磨后的混合料进行喷雾干燥、模压成型、烧结，获得硬质合金产品。

对比例2

将200质量份碳含量为6.07第一碳化钨粉、0.01质量份的碳粉、22质量份的钴粉、4质量份的石蜡、0.4质量份的油酸及1质量份的碳化铬加入湿磨机中混合湿磨45小时，其中，第一碳化钨粉的平均粒径均为0.6μm，碳粉的粒径为10～15μm。然后，将湿磨后的混合料进行喷雾干燥、模压成型、烧结，获得硬质合金产品。

实施例1、对比例1及对比例2中的喷雾干燥、模压成型及烧结的工艺参数大致相同。进一步地，将实施例1、对比例1及对比例2获得的硬质合金产品进行物理性能测试，结果如图1所示。其中，编号为1～5的试样由实施例1获得，编号为6～10的试样由对比例1获得，编号为11～15的试样由对比例2获得。

据图1可知，实施例1、对比例1及对比例2获得的硬质合金产品在密度、硬度及抗弯强度方面的物理性能基本相一致，此外，三者的钴磁基本一致，说明调碳能力相一致，然而实施例1获得硬质合金产品具有较高的矫顽磁力。

进一步地，实施例1、对比例1及对比例2获得的硬质合金产品具体为硬质合金刀具，对硬质合金刀具进行使用性能测试，结果如图2所示。实施例1的停测原因是切削长度达到280m时，编号为1～5的试样中有三个刀具的刀尖r角崩缺下机；对比例1的停测原因是切削长度达到100m时，编号为6～10的试样中有三个刀具的刀尖r角崩缺下机；对比例2的停测原因是切削长度达到100m时，编号为10～15的试样中有四个刀具的刀尖r角崩缺下机。

请一并参阅图3至图5，其中，图3是实施例1获得的硬质合金产品(样品编号为4)在刀尖r角崩缺后的显微结构图，图4是对比例1获得的硬质合金产品(样品编号为10)在刀尖r角崩缺后的显微结构图，图5是对比例2得的硬质合金产品(样品编号为11)在刀尖r角崩缺后的显微结构图。

根据图2至图5可知，实施例1获得的硬质合金产品的使用寿命明显高于对比例1及对比例2。这是由于对比例1、对比例2获得的硬质合金产品中再生碳化钨的晶粒度分别受钨粉晶粒度、碳粉晶粒度的影响，与碳化钨原料的晶粒度相差较大。而实施例1是通过第一碳化钨粉内的游离碳与第二碳化钨粉内的钨、碳化二钨等发生反应，生成与碳化钨原料晶粒度相同的再生碳化钨，从而提高了硬质合金产品的物理性能及使用寿命。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。