一种特粗晶WC-Co硬质合金的制备工艺

摘要

一种特粗晶WC-Co硬质合金，包括5-15％的Co及WC，WC的平均晶粒度为6-10μm。其制备工艺包括：粗细碳化钨预球磨制备混合碳化钨粉，混合碳化钨粉-钴-成形剂混合粉末的制备，压坯、烧结三个步骤，其中烧结分为脱除成形剂、高温烧结两部分。本发明制备的WC-Co硬质合金，金相平均晶粒度达到6μm或6μm以上，且工艺方法简单、操作方便、制备的硬质合金平均晶粒度大、晶粒分布区窄，合金具有高的热导率、低的热膨胀系数、好的高温磨损性能、高的横向断裂强度和高的断裂韧性性能，有效提高合金抗热疲劳裂纹能力，适于矿用工具、挖掘工具的使用。

主权项

一种特粗晶WC‑Co硬质合金的制备工艺，包括下述步骤：第一步：碳化钨预球磨粉的制备分别取粒度为（28‑31）μm的特粗碳化钨粉与粒度为（0.6‑1）μm的亚细碳化钨粉混合，进行一次球磨，球磨时间8‑12小时，得碳化钨预球磨粉；所述特粗碳化钨粉与亚细碳化钨粉的质量比为：（6‑12）：1；一次球磨工艺参数为：球料比：（2‑3）:1，转速：34‑40转/分钟，球磨介质：汽油；所述特粗碳化钨粉是将粒度为5μm的氧化钨粉加热至1200℃高温还原得到钨粉，在所得钨粉中掺入占钨粉重量0.8‑1.2%的钴粉及炭黑后，加热至1700℃高温碳化，得到粒度为28‑31μm的碳化钨粉；所述炭黑的加入量按碳化钨中化合碳总量控制在6.12%的比例添加；第二步：碳化钨‑钴‑成形剂混合粉末的制备将第一步所得碳化钨预球磨粉与钴粉、成型剂混合，进行二次球磨6‑8小时，得到碳化钨‑钴混合粉末，所述钴粉、成型剂的添加量分别占碳化钨预球磨粉质量的5‑15%、0.5‑1%，所述钴粉的粒度为1‑3μm；所述成型剂选自树脂改良的顺式1，4‑聚丁二烯橡胶溶液，溶液浓度为20‑24%，溶剂为汽油；二次球磨工艺参数为：球料比：（0.4‑0.6）:1，转速：34‑40转/分钟，球磨介质：汽油；第三步：压坯、烧结将第二步所得碳化钨‑钴混合粉末按常规制坯工艺压制成压坯，按两步加热烧结工艺进行烧结；压制压力为30吨；（1）、加热脱除成形剂加热工艺参数为：在氢气保护气氛下，以2‑6℃/分钟的加热速度升温至380‑420℃保温100‑200分钟，加热及保温过程维持炉内氢气流速为4‑5立方米/每小时；然后，控制炉内氢气与甲烷的体积比为（2.5‑3）:(1‑2)，氢气与甲烷总气量的流速仍为4‑5立方米/每小时，以1‑3℃/分钟的加热速度升温至600‑630℃保温20‑50分钟后，让压坯随炉冷却至室温；（2）、烧结以氩气为保护气氛，将脱除成形剂的压坯置于烧结炉中,加热至1435℃‑1445℃保温50‑70分钟后，随炉冷却至室温，得到重量百分比组成为Co5‑15%，余量为WC，WC的平均晶粒度为6‑10μm的特粗晶WC‑Co硬质合金，烧结过程保持炉内压力为3‑7兆帕。