[发明专利]一种预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具

说明书

为了改善WC‑10Co超细晶硬质合金刀具的硬度、耐磨性，制备了一种预处理复合粉制备的WC‑10Co超细晶硬质合金刀具。采用WO_2.9、Co₃O₄、炭黑及晶粒长大抑制剂0.2%VC‑0.8%Cr₃C₂为原料，采用经过预处理的粉末所制得的硬质合金，其具有更长的使用寿命。经过预处理的粉末的能够在低压烧结过程中抑制晶粒的长大，使合金内部晶粒细化，物相分布均匀。所制得的预处理复合粉制备的WC‑10Co超细晶硬质合金刀具，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑10Co超细晶硬质合金刀具提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具。

背景技术

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金属于脆性材料，硬度和强度即耐磨性和韧性之间的矛盾一直是困扰其发展的主要因素。人们不断地致力于改善硬质合金的综合性能，研制了超细/纳米晶硬质合金及高温中粗晶粒硬质合金、板状晶硬质合金等。超细硬质合金是WC晶粒度≤0.5μm的硬质合金，这类合金因具有高强度和高硬度等优异性能而成为高效精密刀具的理想材质，也是硬质合金的发展方向。

复合粉（composite powder），是指每一颗粒由两种或多种不同成分组成的粉末。可分为混合型复合粉和包覆型复合粉。包覆型复合粉体不同于传统的混合型复合粉体，它具有核壳结构，由中心粒子和包覆层组成，包覆型复合粉体中的不同相可以达到一个个颗粒间的混合，而一般复合粉体则实现不了粒子级别上的均匀混合程度。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-10Co超细晶硬质合金刀具的硬度、耐磨性，设计了一种预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具的制备原料包括：纯度为99.5%、平均粒径0.2μm的WO_2.9粉，纯度为98.5%、平均粒径0.8μm的Co₃O₄粉，纯度99.8%、灰分质量分数小于0.1%的炭黑。

预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具的制备步骤为：将原料按实验设计方案进行配料并加入一定量的晶粒长大抑制剂0.2%VC-0.8%Cr₃C₂，利用原位还原碳化反应制备得到超细晶WC-10Co复合粉。将制得的复合粉放入真空炉中进行预处理，预处理温度为1300℃，保温时间为1h，升温速率为6℃·min^-1，真空度为8～10Pa。然后将复合粉末放在150MPa压力下模压成型，并在低压烧结炉中进行烧结，烧结温度为1420℃，时间为1h，压力为5MPa。

预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具的检测步骤为：显微组织观察采用Qua250型场发射扫描电子显微镜，磨损形貌采用连续变倍体视显微镜及显微摄影系统观察，刀面磨损形貌采用Hi4800型场发射扫描电镜观察，化学成分采用Th7型能谱分析仪分析。

所述的预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具，经过预处理的粉末能够影响所制得的硬质合金的力学性能。其作用机理为制备超细晶硬质合金的难点之一就是细粉的制备，经过预处理的粉末不仅能够导致制备超细晶硬质合金的标准，还具有普通粉末不具有的稳定性，使其在烧结过程中很少发生黏结等现象。

所述的预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具，采用经过预处理的粉末所制得的硬质合金，其具有更好的耐磨性能。经过预处理的粉末能够使制得的硬质合金具有更均匀的内部结构和更高的致密化程度。