[发明专利]一种提高稀土氧化物在硬质合金中应用效果的碳控制技术

说明书

 

技术领域    

    本发明涉及一种提高稀土氧化物在硬质合金中应用效果的碳控制技术，属粉末冶金技术领域。

背景技术    

WC-Co硬质合金具有极高的硬度和耐磨性、极高的抗压强度、较好的化学稳定性等优良性能。作为一种高效的工具材料和结构材料，近年来硬质合金的应用领域不断拓展，对我国的工业发展和科技进步起到了极其重要的推动作用。然而，与发达国家硬质合金产品相比，我国硬质合金产品尚存在强度和韧性不足的弱点，在使用性能和有效寿命方面存在一定差距。

杂质元素在相界面的富集是硬质合金韧性不高的主要原因。稀土元素易与界面上的杂质形成复杂化合物，起到改善夹杂物形态和净化相界的作用。在硬质合金中添加微量稀土元素，可以抑制烧结过程中合金的晶粒长大，提高合金的强度和韧性，进而提高硬质合金产品的使用寿命。

稀土元素的化学性质活泼，在硬质合金生产工艺过程中极容易被氧化。稀土在硬质合金中最简单也最常见的添加形态是稀土氧化物。然而，稀土氧化物在硬质合金中的应用效果并不稳定，严重影响了稀土硬质合金的产业化进程。本发明通过大量前期研究发现，碳控制是决定稀土氧化物在硬质合金中应用效果的关键问题之一。在稀土硬质合金制备过程中进行适宜的碳控制，可明显提高稀土硬质合金产品的综合性能。

发明内容    

本发明的目的是，为了有效地提高稀土氧化物在硬质合金中的应用效果，本发明公开一种提高稀土氧化物在硬质合金中应用效果的碳控制技术。

实现本发明碳控制技术的技术方案是，本发明提高稀土氧化物在硬质合金中应用效果的碳控制技术包括以下步骤：

（1）配碳量计算：根据公式

计算配碳量，其中C_t为总配碳量，C_WC为碳化钨中实际碳含量与目标碳含量之间的差量（目标碳含量是一个经验值，一般通过实验方法进行确定），C_ReO为稀土氧化物在硬质合金制备过程中所消耗的碳量，C_ReO按照“稀土氧化物+碳→稀土+一氧化碳”的化学式进行计算，A是0.8～1.2的常数，一般通过实验方法进行确定，对于不同种类的稀土氧化物，A值略有差别。

（2）烧结过程中的真空度控制：按照常规硬质合金制造工艺将混合粉进行球磨、压制和烧结。在烧结过程中，出现液相以前或在1000～1200℃时真空烧结炉内的真空度不高于8Pa，以利于脱氧排气。

本发明碳控制技术中采用的稀土氧化物是氧化铈、氧化钇、氧化镧、氧化镨和氧化钕中的一种或几种。稀土氧化物的粒度不大于5微米，纯度高于99.9%。

本发明碳控制技术的对象硬质合金的组分为WC硬质相、Co粘结相和稀土氧化物。其中Co粘结相的质量百分比为5～15%，稀土氧化物的质量百分比为0.05～4%，WC硬质相为余量。

本发明的有益效果是，本发明碳控制在配料和烧结步骤完成，基本上不改变原硬质合金制造工艺和设备；本发明碳控制技术的通用性强，对不同成份体系的硬质合金以及添加不同种类的稀土氧化物都可适用；本发明碳控制技术的效果良好，可解决稀土氧化物应用于硬质合金中的脱碳问题，明显提高稀土硬质合金产品的综合性能。

本发明适用于稀土硬质合金的制备及其性能优化。

附图说明    

    图1为本发明碳控制技术流程图。

具体实施方式

    本发明碳控制技术的具体实施方式如图1所示。其控制步骤如下：

（1）配碳量计算：根据公式

计算配碳量。

（2）配料：将碳化钨粉、钴粉、稀土氧化物和炭黑按配比进行配制。

（3）球磨：在混合粉中加入适量酒精和成型剂进行球磨。

（4）压制：压制成型。

（5）烧结：进行真空烧结，在出现液相以前（1000～1200℃）炉内真空度不高于8Pa，以利于脱氧排气。

实施例1

（1）配碳量计算