硬質合金以及其熱壓制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備硬質合金的方法，具體是一種制備WC/Co/金剛石-(:203硬質合金的方法。
【背景技術】
[0002]WC/Co系硬質合金具有高的強度和硬度，良好的紅硬性和耐磨性等特性，廣泛應用于機械加工、礦山、模具和耐磨件等領域。近年來，隨著硬質合金產業不斷發展，新型高硬度、高韌性、高強度的納米及超細硬質合金材料的研制與開發，已成為材料科學與工程領域的研宄熱點。但是該硬質合金材料中具有“不可調和的矛盾”，也就是材料的硬度和韌性不能同時滿足。金剛石屬于共建價結構，具有極高的熔點，而且硬度是自然界最高的。金剛石以微米級顆粒添加到硬質合金中能顯著提高硬質合金的硬度。同時通過細晶強化提高硬質合金的韌性，C2Cr3可以作為晶粒長大抑制劑，因此WC/Co/金剛石-C 2Cr3可成為解決硬度和韌性矛盾的新的復合材料。
[0003]經對現有技術的文獻檢索發現，公開號為CN104073665A的中國專利公開了一種熱壓燒結WC-Co-CBN復合材料以及其生產工藝。制備工藝:首先按比例稱取WC、金屬Co粉末和cBN原料，并均勾混合，采用球磨混料，將經球磨混合好的原料在50?200°C烘箱中干燥后，再經100?300目過篩處理后待用將干燥好的原料裝入模具后，置于熱壓燒結爐中，燒結爐以30?50°C /min速度升溫至1200?1400°C，并保溫5?30分鐘，壓力保持在20?50MPa，得到WC-Co-cBN復合材料。不足之處為:該法制備超細WC/Co/金剛石_(:2&3硬質合金WC晶粒容易長大，難以制得超細晶、高密度的樣品。檢索中還發現，公開號為CN103695685A的中國專利公開了一種微波反應燒結方法制備WC-Co硬質合金的方法，W粉、Co粉和C粉的配料、混合、壓制成形后用微波加熱的方式進行燒結，所述的微波反應燒結是將W-Co-C壓坯、微波輔助加熱材料等一同放置于透波材料組成的保溫結構中，在微波高溫爐腔內進行，以10?150°C /min的升溫速度將材料加熱至1100?1400°C后保溫I?60min得到WC-Co硬質合金；與傳統制備WC-Co硬質合金的方法相比，具有工藝流程極大簡化、操作過程簡單、制備周期縮短、能源消耗降低，所制備的合金WC晶粒十分細小，可以代替現有的WC-Co硬質合金的生產工藝，采用連續式或者間歇式微波燒結爐進行生產。不足之處是:微波反應燒結WC-Co硬質合金的力學性能還需進一步提高，才能適應比較苛刻的應用環境。
[0004]通過檢索現有專利和文獻，未發現使用熱壓法法制備WC/Co/金剛石-C2Cr3硬質合金的報導。
【發明內容】
[0005]本發明為了解決以上技術問題，通過金剛石和碳化鉻復合添加劑的氬氣氣氛保護的氣壓燒結法，同時提高WC/Co硬質合金體系的硬度和韌性。
[0006]本發明首先提供一種用氬氣氣氛保護的氣壓燒結超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金，其組份為:粒度為0.8微米重量百分比為(90.70，89.40，87.44) %的WC粉，粒度為0.8微米重量百分比為(7.90，7.78，9.72) %的Co粉，粒度0.25微米重量百分比為(1.23，2.55，2.58) %的金剛石粉，重量百分比為(0.17，0.27，0.26) %的碳化鉻，上述原料在無水乙醇介質中球磨混合配料，烘干后燒結成型制備得超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金。
[0007]本發明其次提供上述超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金的具體制備步驟:
[0008](I)首先將粒度0.8微米重量百分比為(87.44，89.40，90.70) %的WC粉和粒度0.8微米重量百分比為(7.90，7.78，9.72) %的Co粉裝入新型球磨機中混合，分散介質為無水乙醇，轉速100轉/分，時間為16小時，再分別加入粒度為0.25微米重量百分比為(1.23，2.55，2.58) %的金剛石粉和重量百分比為(0.17，0.27，0.26) %碳化鉻混合8小時，取出烘干。
[0009](2)將干燥后的原料置于氣壓燒結爐中，燒結爐以30-50 °C /min的速度升至9000C，壓力為9Mpa進行燒結得到超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金。
[0010]本發明燒結溫度低，能耗低，可燒結復雜樣品，所得復合材料力學性能優良，適合批量生產，具有良好的商業價值。
[0011]具體實施方法
[0012]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0013]實施例1:(1):首先將粒度為0.8微米重量百分比為90.70%的WC粉和粒度為0.8微米重量百分比為7.90 %的Co粉裝入新型球磨機中混合，轉速100轉/分，時間為16小時，再分別加入粒度為0-0.25微米重量百分比為1.23%的金剛石粉和重量百分比為0.17%的碳化鉻粉混合8小時，取出后烘干。
[0014](2):將干燥后的原料置于氣壓燒結爐中，燒結爐以30-50°C/min的速度升至9000C，壓力為9Mpa進行燒結得到超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金。
[0015]經測得抗彎強度為600Mpa，斷裂韌性為15.3，維氏硬度為1925，氣孔率99.5%
[0016]實施例2:(1):首先將粒度為0.8微米重量百分比為89.40%的WC粉和粒度為0.8微米重量百分比為7.78 %的Co粉裝入新型球磨機中混合，轉速100轉/分，時間為16小時，再分別加入粒度為0-0.25微米重量百分比為2.55%的金剛石粉和重量百分比為0.27%的碳化鉻粉混合8小時，取出后烘干。
[0017](2):將干燥后的原料置于氣壓燒結爐中，燒結爐以30_50°C/min的速度升至9000C，壓力為9Mpa進行燒結得到超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金。
[0018]經測得抗彎強度為570Mpa，斷裂韌性為16.8，維氏硬度為2024，氣孔率98.6%
[0019]實施例3:((1):首先將粒度為0.8微米重量百分比為87.44%的WC粉和粒度為0.8微米重量百分比為9.72%的Co粉裝入新型球磨機中混合，轉速100轉/分，時間為16小時，再分別加入粒度為0-0.25微米重量百分比為2.58%的金剛石粉和重量百分比為0.26%的碳化鉻粉混合8小時，取出后烘干。
[0020](2):將干燥后的原料置于氣壓燒結爐中，燒結爐以30-50°C/min的速度升至9000C，壓力為9Mpa進行燒結得到超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金。
[0021]經測得抗彎強度為300Mpa，斷裂韌性為6.2，維氏硬度為662，氣孔率92.0%。
[0022]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.一種超細晶WC/Co/金剛石-Cr 3C2硬質合金，其特征為:其組份如下:粒度為0.8微米重量百分比為90.70%,89.40%、或87.44%的WC粉，粒度為0.8微米重量百分比為7.90%,7.78%、或9.72%的Co粉，粒度0.25微米重量百分比為1.23%,2.55%、或2.58%的金剛石粉，重量百分比為0.17%,0.27%、或0.26%的碳化鉻，上述原料在無水乙醇介質中球磨混合配料，烘干后燒結成型制備得所述超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金。
2.一種制備如權利要求1所述的超細晶WC/Co/金剛石-Cr 3C2硬質合金的方法，其特征在于:其制備步驟如下:(1)首先將粒度0.8微米重量百分比為90.70%、89.40%、或87.44%的WC粉和粒度0.8微米重量百分比為7.90%、7.78%、或9.72%的Co粉裝入新型球磨機中混合，分散介質為無水乙醇，轉速100轉/分，時間為16小時，再分別加入粒度為0.25微米重量百分比為1.23%,2.55%、或2.58%的金剛石粉和重量百分比為0.17%,0.27%、或0.26%的碳化鉻混合8小時，取出烘干得到干燥后的原料； (2)將所述干燥后的原料置于氣壓燒結爐中，燒結爐以30-50°C/min的速度升至900°C，壓力為9Mpa進行燒結得到所述超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金。
【專利摘要】本發明公開了一種氣壓燒結超細晶WC/Co/金剛石-Cr3C2硬質合金，組份為：粒度和重量百分比分別為0.8和（90.70，89.40，87.44）％的WC粉，0.8微米和（7.90,7.78,9.72）％的Co粉，0.25微米和（1.23，2.55，2.58）％的金剛石粉，以及重量百分比為（0.17，0.27，0.26）％的碳化鉻；同時公開了其制備步驟：（1）將WC粉和Co粉混合，分散介質為無水乙醇，轉速100轉/分，時間為16小時，再分別加入金剛石粉和碳化鉻混合8小時，取出烘干；（2）將干燥后的原料置于氣壓燒結爐中，以30-50℃/min的速度升至900℃，壓力為9Mpa進行燒結得到。本發明燒結溫度低，能耗低，可燒結復雜樣品，所得硬質合金力學性能優良，適合批量生產。
【IPC分類】C22C1-05, C22C29-08
【公開號】CN104630592
【申請號】CN201510039801
【發明人】李坤, 陳海龑, 何秋爽, 董麗華
【申請人】上海海事大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月27日