本發明屬于合金技術領域，特別涉及一種低粘結相細顆粒碳化鎢基硬質合金的制備方法。
背景技術：
目前市場上生產的碳化鎢基硬質合金主要由氫氣燒結，負壓燒結，熱等靜壓燒結（低壓）等常規方法生產，這些常規方法生產出的硬質合金的鈷含量相對較高（≥3%），由于鈷含量的增加，會影響合金制件的硬度耐磨性（hra≤94.2）和密度（密度≤15.10cm3），因此生產硬質合金的使用壽也不長。并且這些常規生產方法具有生產周期長能耗高等缺點。
技術實現要素：
本發明提供一種低粘結相細顆粒碳化鎢基硬質合金的制備方法，以解決現有技術中生產周期長的問題。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
一種低粘結相細顆粒碳化鎢基硬質合金的制備方法，包括以下步驟：
步驟（1）、按照質量份數將1000份wc混合粉，6-11份co粉和1.0-1.6份炭黑混合為混合物；
步驟（2）、按照質量份數將1000份步驟（1）中得到的混合物、200-300份酒精和1500-3000份合金球混合，再經球磨后真空干燥過篩制得低粘結相樣品粉：
步驟（3）、采用放電等離子燒結法燒結樣品粉，制得的制件硬度hra≥94.4，密度≥15.38g/cm3，hv10≥2000，相對密度≥98%。
進一步的，所述步驟（1）中的wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照質量百分比含有的cr3c2≤1.0%。
進一步的，所述步驟（2）中合金球包括wc粉和co粉，其中按照質量百分比wc粉：co粉=96：4。
進一步的，所述步驟（2）中合金球的直徑≤10mm。
進一步的，所述步驟（2）中酒精純度≥99.99%。
進一步的，所述步驟（2）中研磨時，采用滾筒式球磨實驗機進行球磨，轉速30-90r/min，球磨時間30-72h。
進一步的，所述步驟（2）中過篩時采用320目的篩網。
進一步的，所述步驟（3）中首先將步驟（2）制得的樣品粉置于石墨模具內并墩實均勻，然后將石墨模具置于放電等離子燒結爐內，自上而下依次為上壓頭、上石墨墊塊、石墨模具、下石墨墊塊和下壓頭，將裝有樣品粉的石墨模具采用碳氈包裹，啟動放電等離子燒結爐，先進行5kn預壓，預壓好后啟動燒結程序進行燒結。
進一步的，所述步驟（3）中燒結的溫度變化為：由室溫快速升溫至420℃，隨后經9min溫度自420℃升至1300℃-1350℃，再經5min溫度自1300℃-1350℃升至1450℃-1500℃，最后保溫≤30min，燒結的同時壓制壓力≤50mpa。
進一步的，所述步驟（3）中是樣品粉在模腔包有石墨紙的等靜壓石墨模具中壓制。
優選的，步驟（3）、采用放電等離子燒結法燒結樣品粉，具體步驟如下：首先將步驟（2）制得的樣品粉稱量40g裝入模腔包有厚度為0.4mm的石墨紙的ф20x60mm的細顆粒等靜壓石墨模具內墩實后，放入壓頭來回轉幾圈，使樣品粉在模具腔體內均勻分布，隨后將下石墨墊塊放在放電等離子燒結爐的下壓頭上并與安全塞對齊安放，然后將組裝好的石墨模具放在下石墨墊塊上，并使用碳氈包裹石墨模具，最后將上石墨墊塊放在石墨模具與上壓頭之間，安裝好后啟動放電等離子燒結爐雙控開關進行5kn預壓，預壓好后關閉爐壁啟動燒結程序進行燒結，燒結的溫度變化為：由室溫快速升溫至420℃，隨后經9min溫度自420℃升至1300℃-1350℃，再經5min溫度自1300℃-1350℃升至1450℃-1500℃，最后保溫≤30min，燒結的同時壓制壓力≤50mpa；制得的制件硬度hra≥94.4，密度≥15.38g/cm3，hv10≥2000，相對密度≥98%（wc理論密度=15.7g/cm3）。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
本發明步驟（2）中的樣品粉無成型劑直接燒結，降低了由于成型劑脫除過程造成的a類孔；本發明制得的制件具有優異的性能，無空洞、夾雜、η相，hra≥94.4，密度≥15.38g/cm3，相對密度≥98%，使用壽命和耐磨性得到明顯提高。
本發明采用了放電等離子燒結技術，突破了傳統格局，生產出的硬質合金進入了低粘結相領域，鈷含量為0.5%-1%，且密度和硬度也相應提高，hra≥94.4，密度≥15.38g/cm3。同時，該技術具有生產周期短，成形壓力低，原料廣泛，能耗低，模具成本低等優點。制得的制件性能好于上述常規方法生產的合金，進而可以更好地適應于高硬度、高耐磨性和高抗腐蝕性的工作環境。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。
實施例1
一種低粘結相細顆粒碳化鎢基硬質合金的制備方法，包括以下步驟：
步驟（1）、按照質量份數將1000份wc混合粉（wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照質量百分比含有的cr3c2為1.0%），6份co粉和1.0份炭黑混合為混合物；
步驟（2）、按照質量份數將1000份步驟（1）中得到的混合物、200份酒精（酒精純度≥99.99%）和1500份合金球（合金球包括wc粉和co粉，其中按照質量百分比wc粉：co粉=96：4，合金球直徑=10mm）混合，并將其置入滾筒式球磨實驗機進行球磨，轉速30r/min，球磨時間30h，真空干燥過320目的篩網制得低粘結相樣品粉：
步驟（3）、采用放電等離子燒結法燒結樣品粉，具體步驟如下：首先將步驟（2）制得的樣品粉稱量40g裝入模腔包有厚度為0.4mm的石墨紙的ф20x60mm的細顆粒等靜壓石墨模具內墩實后，放入壓頭來回轉幾圈，使樣品粉在模具腔體內均勻分布，隨后將下石墨墊塊放在放電等離子燒結爐的下壓頭上并與安全塞對齊安放，然后將組裝好的石墨模具放在下石墨墊塊上，并使用碳氈包裹石墨模具，最后將上石墨墊塊放在石墨模具與上壓頭之間，安裝好后啟動放電等離子燒結爐雙控開關進行5kn預壓，預壓好后關閉爐壁啟動燒結程序進行燒結，燒結的溫度變化為：由室溫快速升溫至420℃，隨后經9min溫度自420℃升至1300℃℃，再經5min溫度自1300℃℃升至1450℃℃，最后保溫30min，燒結的同時壓制壓力為50mpa；制得的制件硬度hra≥94.4，密度≥15.38g/cm3，hv10≥2000，相對密度≥98%。
由于步驟（2）中的樣品粉無成型劑直接燒結，故降低了由于成型劑脫除過程造成的a類孔。
實施例2
一種低粘結相細顆粒碳化鎢基硬質合金的制備方法，包括以下步驟：
步驟（1）、按照質量份數將1000份wc混合粉（wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照質量百分比含有的cr3c2為0.5%），11份co粉和1.6份炭黑混合為混合物；
步驟（2）、按照質量份數將1000份步驟（1）中得到的混合物、300份酒精（酒精純度≥99.99%）和3000份合金球（合金球包括wc粉和co粉，其中按照質量百分比wc粉：co粉=96：4，合金球直徑6mm）混合，并將其置入滾筒式球磨實驗機進行球磨，轉速90r/min，球磨時間72h，真空干燥過320目的篩網制得低粘結相樣品粉：
步驟（3）、采用放電等離子燒結法燒結樣品粉，具體步驟如下：首先將步驟（2）制得的樣品粉稱量40g裝入模腔包有厚度為0.4mm的石墨紙的ф20x60mm的細顆粒等靜壓石墨模具內墩實后，放入壓頭來回轉幾圈，使樣品粉在模具腔體內均勻分布，隨后將下石墨墊塊放在放電等離子燒結爐的下壓頭上并與安全塞對齊安放，然后將組裝好的石墨模具放在下石墨墊塊上，并使用碳氈包裹石墨模具，最后將上石墨墊塊放在石墨模具與上壓頭之間，安裝好后啟動放電等離子燒結爐雙控開關進行5kn預壓，預壓好后關閉爐壁啟動燒結程序進行燒結，燒結的溫度變化為：由室溫快速升溫至420℃，隨后經9min溫度自420℃升至1350℃，再經5min溫度自1350℃升至1500℃，最后保溫20min，燒結的同時壓制壓力為30mpa；制得的制件硬度hra≥94.4，密度≥15.38g/cm3，hv10≥2000，相對密度≥98%。
由于步驟（2）中的樣品粉無成型劑直接燒結，故降低了由于成型劑脫除過程造成的a類孔。
實施例3
一種低粘結相細顆粒碳化鎢基硬質合金的制備方法，包括以下步驟：
步驟（1）、按照質量份數將1000份wc混合粉（wc混合粉中包括wc粉和cr3c2粉，其中按照質量百分比含有的cr3c2為0.8%），8份co粉和1.5份炭黑混合為混合物；
步驟（2）、按照質量份數將1000份步驟（1）中得到的混合物、200-300份酒精（酒精純度≥99.99%）和2000份合金球（合金球包括wc粉和co粉，其中按照質量百分比wc粉：co粉=96：4，合金球直徑4mm）混合，并將其置入滾筒式球磨實驗機進行球磨，轉速60r/min，球磨時間50h，真空干燥過320目的篩網制得低粘結相樣品粉：
步驟（3）、采用放電等離子燒結法燒結樣品粉，具體步驟如下：首先將步驟（2）制得的樣品粉稱量40g裝入模腔包有厚度為0.4mm的石墨紙的ф20x60mm的細顆粒等靜壓石墨模具內墩實后，放入壓頭來回轉幾圈，使樣品粉在模具腔體內均勻分布，隨后將下石墨墊塊放在放電等離子燒結爐的下壓頭上并與安全塞對齊安放，然后將組裝好的石墨模具放在下石墨墊塊上，并使用碳氈包裹石墨模具，最后將上石墨墊塊放在石墨模具與上壓頭之間，安裝好后啟動放電等離子燒結爐雙控開關進行5kn預壓，預壓好后關閉爐壁啟動燒結程序進行燒結，燒結的溫度變化為：由室溫快速升溫至420℃，隨后經9min溫度自420℃升至1320℃，再經5min溫度自1320℃升至1480℃，最后保溫30min，燒結的同時壓制壓力為50mpa；制得的制件硬度hra≥94.4，密度≥15.38g/cm3，hv10≥2000，相對密度≥98%。
由于步驟（2）中的樣品粉無成型劑直接燒結，故降低了由于成型劑脫除過程造成的a類孔。
放電等離子燒結（sparkplasmasintering）簡稱sps是近年來發展起來的一種新型的快速燒結技術。該技術利用脈沖能，放電脈沖壓力和焦耳熱產生的瞬時高溫場來實現燒結過程，對于實現優質高效、低耗低成本的材料制備具有重要意義。
放電等離子燒結在納米材料、復合材料等的制備中顯示了極大的優越性，將金屬等粉末裝入由石墨等材質制成的磨具內，利用上下模沖和通電電極將特定燒結電源和壓制壓力施加在燒結粉末，經放電活化、熱塑變形和冷卻階段完成制取高性能材料或制件，是將電能和機械能同時賦予燒結粉末的一種新工藝。
本發明中sps燒結周期短，整個過程不到60分鐘，能耗低，特有的燒結技術避免了液相的產生，從而避免了粗晶等現象的產生，提高了產品的硬度、耐磨性。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。