[发明专利]一种冷压-热压烧结制备WC-Y2O3无粘结相硬质合金的方法

说明书

本发明涉及无粘结相硬质合金的制备技术领域，尤其涉及一种冷压‑热压烧结制备WC‑Y₂O₃无粘结相硬质合金的方法。本发明的方法包括以下步骤：将WC粉体和Y₂O₃粉体进行球磨混合，得到WC‑Y₂O₃粉体；向所述WC‑Y₂O₃粉体中加入饱和草酸溶液至完全润湿，将润湿后的WC‑Y₂O₃粉体进行冷压烧结，得到烧结体；所述冷压烧结的压力为200～400MPa；所述冷压烧结的升温程序为：先升温至100～150℃保温1h，继续升温至200～300℃保温1～2h；将所述烧结体进行热压烧结，得到WC‑Y₂O₃无粘结相硬质合金。本发明能显著降低无粘结相WC基硬质合金的烧结温度，同时提高合金的致密度和综合力学性能。

技术领域

本发明涉及无粘结相硬质合金的制备技术领域，尤其涉及一种冷压-热压烧结制备WC-Y₂O₃无粘结相硬质合金的方法。

背景技术

碳化钨(WC)基硬质合金由于具有高强度、硬度以及高杨氏模量，广泛应用于切削刀具、模具以及耐磨、耐高压零件等。纯WC具有较高的熔点(2785℃)，故烧结温度高、烧结致密化困难且烧结体断裂韧性差，人们通常所采用的方法是加入钴(Co)、镍(Ni)等金属粘结相制备出WC-M(金属相)硬质合金。但在高速、高效干切削的苛刻工况下这些金属粘结相比WC硬质相更加容易被氧化、腐蚀和磨损失效，限制了其在钛合金、高温合金等难加工材料领域的应用。在高温下，WC-M硬质合金模具中的金属相不仅易于氧化且容易向玻璃产品扩散，成为高精密光学玻璃模具制造亟需突破的材料瓶颈。此外，金属粘结相Co、Ni等随着刀具、零部件磨损以粉尘、蒸汽等形式进入环境对工人健康产生极大威慑。因此，发展具有高硬度高断裂韧性的“双高”力学性能，且又具有比传统WC-M(金属相)合金更加优异的耐磨性、抗腐蚀与抗高温氧化性能的WC无粘结相硬质合金的制备技术和方法，对工量刃具技术的发展与绿色制造具有非常重要的意义。

无粘结相WC基硬质合金具有比传统硬质合金更优异的耐磨性、抗腐蚀和抗高温氧化性，目前已成为国际硬质合金领域的研究热点与发展方向。然而由于WC熔点高达2785℃，无粘结相WC基硬质合金烧结温度高，制备的材料致密性差，综合力学性能不佳，影响使用。虽然放电等离子(SPS)烧结技术能极大地降低烧结温度，制备得到无粘结相WC基硬质合金综合性能较优，但设备昂贵，制备成本高，烧结尺寸受到限制，因此极大地限制了无粘结相WC基硬质合金的工业推广与应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷压-热压烧结制备WC-Y₂O₃无粘结相硬质合金的方法，能显著降低无粘结WC基硬质合金的烧结温度，同时提高合金的致密度和综合力学性能，且成本低廉。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种冷压-热压烧结制备WC-Y₂O₃无粘结相硬质合金的方法，包括以下步骤：

将WC粉体和Y₂O₃粉体进行球磨混合，得到WC-Y₂O₃粉体；

向所述WC-Y₂O₃粉体中加入饱和草酸溶液至完全润湿，将润湿后的WC-Y₂O₃粉体进行冷压烧结，得到烧结体；所述冷压烧结的压力为200～400MPa；所述冷压烧结的升温程序为：先升温至100～150℃保温1h，继续升温至200～300℃保温1～2h；

将所述烧结体进行热压烧结，得到WC-Y₂O₃无粘结相硬质合金。