[发明专利]一种表面富石墨相的硬质合金制备方法

说明书

本发明公开了一种表面富石墨相的硬质合金制备方法，其特征是先在550～700℃保温1～2h，形成含碳化物形成元素的硬质合金坯体；然后无定形Si‑C‑O包覆TiH₂的核/壳结构粉末，厚度小于3nm、层数小于3层且比表面积大于250m²/g的石墨烯，NaHCO₃三种物质按重量百分比2:3:1混合配制出含氢渗碳介质；再将生坯埋入含氢渗碳介质中的并在5~15MPa压力下紧实；最后进行液相烧结，制备出表面富石墨相的硬质合金。本发明克服了现有工艺存在的晶粒长大严重、渗碳时间长、效率低的问题，在烧结过程中实现表面富石墨相的硬质合金制备。

技术领域

本发明涉及一种硬质合金制备方法，特别涉及一种表面富石墨相的硬质合金制备方法，属于硬质材料领域。

背景技术

传统硬质合金的成分和性能从表到里基本上是一致的，这使得传统硬质合金材料的应用受到一定的限制。采用新型材料制备技术,通过改变硬质合金微观结构的分布特征，可解决硬质合金中存在的这种内部矛盾。通过表面渗碳，就可以使用其表面实现自润滑，提高其表面摩擦磨损性能。

CN104493161A公开了一种硬质合金在真空烧结炉中渗碳的方法，包括以下步骤：a.将每件硬质合金脱碳制品单件放入存有渗碳混合料的包套中，硬质合金脱碳制品被渗碳混合料包覆，系紧包套袋口后，放入冷等静压机中通过压制工艺进行压制，形成压坯块；b.去除压坯块表面的包套，再将压坯块放入真空烧结炉中进行渗碳烧结；c.渗碳烧结完成后，去除包覆在硬质合金脱碳制品表面的渗碳混合料包覆物；d.在去除硬质合金脱碳制品表面的渗碳混合料包覆物后，对硬质合金脱碳制品进行喷砂处理，去除的渗碳混合料作均匀化处理后另存保管。CN104404283A涉及一种直接添加难熔金属制备梯度硬质合金的方法，将含有难熔元素的贫碳硬质合金粉末压制成形后，真空烧结，得到贫碳预烧结基体后，在氢气气氛中于1400～1460℃进行渗碳处理40～240分钟，碳源选自致密结晶状石墨、鳞片状石墨、隐晶质石墨中的至少一种得到梯度硬质合金。

但是，上述方法是在硬质合金烧结完成后再进行渗碳处理，渗碳时间长效率不高且硬质合金材料容易出现晶粒长大。因此，寻找简单可靠的渗碳技术十分必要。

发明内容

本发明针对目前表面富石墨相的硬质合金制备时，“烧结+渗碳”工艺存在的晶粒长大严重、渗碳时间长、效率低的问题，提出先将制备含碳化物形成元素的硬质合金坯体，再将无定形Si-C-O包覆TiH₂的核/壳结构粉末、石墨烯、NaHCO₃混合行星球磨时均匀混合形成含氢渗碳介质，然后将多孔生坯放入渗碳介质中并进行紧实，最后进行液相烧结时实现表面富石墨相的硬质合金。

本发明的一种表面富石墨相的硬质合金制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：

（1）含碳化物形成元素的硬质合金坯体制备：称取各种原料粉末配料，按重量百分比Co占3～20wt%，Mo占0～5wt%, W占1～5wt%，WC为余量；将称取的粉末混合并经过球磨、过滤、干燥、掺成型剂、压制成型得到硬质合金生坯；硬质合金生坯在真空烧结炉中升温到550～700℃，升温速度为1～5℃/min，真空度为5～15Pa, 并保温1～2h，形成含碳化物形成元素的硬质合金坯体；