[发明专利]一种表面富石墨相的梯度硬质合金制备方法

说明书

本发明公开了一种表面富石墨相的梯度硬质合金制备方法，其特征是先在550～750℃下保温2～4h形成孔隙度为25%～40%的脱除成型剂的硬质合金生坯；然后将无定形Si‑C‑O包覆TiH₂的核/壳结构粉末，外径小于8nm、长度小于30μm且比表面积大于350m²/g的多壁碳纳米管，Na₂CO₃三种物质按重量百分比1:2:1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梯度硬质合金。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，在烧结过程中制备出表面富石墨相的梯度硬质合金。

技术领域

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

背景技术

硬质合金具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐磨损、耐腐蚀、低热膨胀系数以及高化学稳定性等特点，被誉为“工业的牙齿”，广泛地用作刀具、钻具、耐磨零部件等。为提高其摩擦磨损性能，可以在表面进行渗碳处理使其表面富石墨相，获得好的减摩效果。

CN105331868A公开了一种梯度结构WC-Co硬质合金的制备方法，本发明以孔隙度为15-40％且WC、Co均匀分布的WC-Co硬质合金坯为原料，将其置于含有钨元素的液体中（偏钨酸铵溶液、钨酸铵溶液、含钨氧化物的悬浊液）进行渗钨处理，在原料的表面引入钨元素，然后按一个坯件一个烧结腔的方式进行闭合渗碳烧结；得到所述梯度结构WC-Co硬质合金。CN1526847A公开了一种硬质合金制品的渗碳处理方法，其特征在于该方法包括：A.配制渗碳剂：按重量百分比计，将Al₂O₃细粉30～50wt％、石墨粒 10～30wt%及碳酸盐或/和碳酸氢盐30～50wt%投入搅拌器内，搅拌混合均匀后待用。 B.装舟：将配制好的渗碳剂按要求量装入石墨舟皿中，同时将按常规方法生产的金相组织均匀且机械性能一致的硬质合金烧结体埋于渗碳剂内。C.渗碳处理：将上述装好的石墨舟皿送入热处理炉内，在1390～1450 ℃温度范围内渗碳处理50～120min；冷却后即得目的物。

但是，上述方法是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以制备出表面富石墨相的梯度硬质合金十分必要。

发明内容

本发明针对目前制备表面富石墨相的梯度硬质合金时，“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，提出先将硬质合金压坯脱除成型剂使其形成多孔生坯，再将无定形Si-C-O包覆TiH₂的核/壳结构粉末、多壁碳纳米管，Na₂CO₃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原位形成表面富石墨相的梯度硬质合金。

本发明的表面富石墨相的梯度硬质合金制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：

（1）脱成型剂硬质合金生坯制备：按重量百分比称取各种原料粉末配料，其中Co占3～20wt%，TiC占0～30wt%，TaC占0～15wt%，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550～750℃保温2～4h，真空度为10～25Pa, 形成孔隙度为25%～40%的脱除成型剂的硬质合金生坯；