[发明专利]一种抗高温软化的硬质合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质合金的制备方法，特别涉及抗高温软化的硬质合金的制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

目前，随着切削加工向高速切削方向发展以及难加工材料的不断出现，对刀具在切削温度下的高温力学性能要求越来越高。以金属间化合物作为硬质合金粘结相来提高其高温强度、硬度和抗氧化性是有效的方法。ZL201110086038.1发明了一种镍-铝金属间化合物Ni₃Al为粘结相的硬质合金，其中B为0.0025～0.0252wt％，粘结相体积百分比为10％～40％；其制备依次包括：按Ni50Al的成分比例，把2.09～28.94wt％的镍粉和铝粉与余量的碳化物粉末混合均匀；置于石墨容器中铺平厚度≤50mm，非氧化性气氛下以≤2℃/min的升温速度加热至660℃～1300℃，保温1小时以上，自然冷却，获得碳化物与NiAl的混合物；碾磨、破碎、过筛，获得120μm以下的碳化物与NiAl的混合粉末；脱氧预处理；再按Ni24Al的成分比例，将余量3.01～30.06wt％Ni粉和0.0025％～0.0252wt％的B粉，添加到脱氧预处理后的碳化物与NiAl的混合粉末中，湿磨混合18～36小时，获得湿磨混合料；混合料制成压坯；经1350℃～1550℃低压液相烧结后获得Ni₃Al为粘结相的硬质合金。

可见，目前引入Ni₃Al的方法是采用Ni、Al金属粉末的混合球磨和烧结形成NiAl，破碎后再与Ni混合球磨在烧结过程中形成Ni₃Al。此种方法存在着以下问题：如Al粉球磨过程中易氧化，Al粉发生塑性变形呈片状而破碎分散困难，预制NiAl后还需经过破碎过程工艺复杂，破碎的NiAl金属间化合物粒度控制以及后续球磨均匀分散控制困难。

发明内容

本发明针对目前制备抗高温软化的硬质合金材料中采用Ni、Al金属粉末的混合球磨和烧结形成NiAl，破碎后再与Ni混合球磨在烧结过程中形成Ni₃Al的方法，存在着如Al粉球磨过程中易氧化，Al粉发生塑性变形呈片状而破碎分散困难，预制NiAl后还需经过破碎过程工艺复杂，破碎的NiAl金属间化合物粒度控制以及后续球磨均匀分散控制困难等问题，提出采用先制备Al部分取代Ni的Al-Ni(OH)₂粘结相和Ni(OH)₂包覆WC的复合硬质相，二者混合后经过球磨、过滤、干燥等工序后压制成型，最后进行两段气氛烧结，即在低温下Ar/H₂气氛中Al-Ni(OH)₂粘结相转化为Al-Ni,包覆层Ni(OH)₂转化为Ni；在高温下真空烧结使Al-Ni与Ni发生反应而原位生成含Ni₃Al，获得抗高温软化的硬质合金。

本发明的抗高温软化的硬质合金的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：

(1)Al部分取代Ni的Al-Ni(OH)₂粘结相制备：先将吐温80，异丙醇，环己烷加入到去离子水中，按重量百分含量吐温80占15％～30％，异丙醇占6％～14％，环己烷占6％～13％，其余为去离子水，用磁力搅拌器在60～90℃下搅拌3～10h,然后放置10～24h，配制形成微乳液；再将按摩尔比1：5称取AlCl₃与NiCl₂加入到配制的微乳液中，AlCl₃与NiCl₂的总摩尔浓度为0.1～1mol/L，加入氨水调节溶液pH值到8～9，用磁力搅拌器在60～90℃下搅拌3～12h,然后放置10～24h形成Al部分取代Ni的Al-Ni(OH)₂粘结相溶胶；