[发明专利]一种粗颗粒硬质合金制备方法

权利要求书

1.一种粗颗粒硬质合金的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：

（1）WC粉末处理：称取费氏粒度25~45μm 的WC粉末并加入到无水乙醇中配制成混合液，混合液中WC浓度为150~200g/L；然后向混合液A中加入HCl使其浓度为25~30g/L，含HCl的混合液在50~60℃下保温时间12~24h完成WC粗化处理；最后采用无水乙醇对完成WC粗化处理的混合液清洗5次以上，并在90℃下保温1h完成干燥；

（2）WC粉末中引入P元素：称取经粗化处理并干燥后的WC粉末加入到去离子水中形成混合液B，控制混合液B中WC浓度为（40+0.4*粉末费氏粒度值）g/L以使其后续步骤中与混合液C混合后能保持混合液D稳定；然后向混合液B加入Tween 80使其浓度为1~2g/L，并进行超声分散处理30min；称取硫酸钴、次亚磷酸钠、乳酸和醋酸钠加入到去离子水中配制成混合液C，混合液C的配方为硫酸钴50~60g/L, 次亚磷酸钠60~70g/L，乳酸40~50ml/L，醋酸钠40~50g/L；再将含Tween 80的混合液B和混合液C按体积比1:1混合在一起形成混合液D，调节混合液D的pH值为4~5.5以控制P含量，在60~90℃下保温60~90min，保温期间持续进行搅拌使WC保持悬浮，次亚磷酸钠还原硫酸钴使P、Co元素在WC颗粒表面沉积；最后采用无水乙醇对混合液D清洗5次以上，并在90℃下保温1h完成干燥，获得引入P元素的粗颗粒WC粉末；

（3）含P粗颗粒WC粉末热处理：将引入P元素的粗颗粒WC粉末在真空炉中加热到1125~1225℃并保温1h完成热处理，形成含有Co-P共晶组织的粗颗粒WC粉末；

（4）WC-Co混合料制备：称取含有Co-P共晶组织的粗颗粒WC粉末与费氏粒度为1.0~1.5μm 的Co粉，配制成WC-Co粗颗粒硬质合金，其中Co粉的加入量为6~15wt.%；混合粉末经过4~6h的行星球磨，转速50~100r/min，采用直径6mm的WC-6Co超细硬质合金磨球，磨球与硬质合金混合粉末的重量比为（0.5~1）:1，球磨结束后经过过滤、干燥、过筛，制备成WC-Co混合料；

（5）硬质合金真空烧结：WC-Co混合料在250~350MPa压力下压制成生坯，升温过程中形成Co-P共晶液相，生坯在真空烧结炉中1360~1380℃保温1.5h完成烧结；烧结结束后立即通入流量为50~60L/h的Ar气并快速冷却到1010℃以下，平均冷却速度为100~110℃/min;然后随炉冷却，制备出的粗颗粒硬质合金致密度大于99.5%，WC平均晶粒度D50为6~10μm，WC晶粒度分布窄，其晶粒分布离散度(D90-D10)/D50=1.4~1.5，微观组织均匀无晶粒异常长大，WC与Co相界面无Co₂P相生成，抗弯强度≥1850MPa。

2.根据权利要求1所述的粗颗粒硬质合金制备方法，其进一步的特征在于：

（1）采用无水乙醇对完成WC粗化处理的混合液清洗5次至中性；

（2）混合液D在60~90℃下保温时采用立式搅拌，搅拌速率为100~150r/min；采用无水乙醇对混合液D清洗5次至中性；

（3）粗颗粒WC粉末热处理时的升温速度为5℃/min，真空度为5~10Pa，保温结束后，立即通入流量为20~30L/h的Ar气并快速冷却到1000℃以下；

（4）WC-Co混合粉末行星球磨的球磨介质为无水乙醇，其加量为硬质合金混合粉末总重量的15~20%，加入硬质合金混合粉末总重量2%的PEG2000作为成型剂；球磨结束后采用400目筛网过滤，并在90~95℃下进行干燥，并经过100目过筛；

（5）硬质合金真空烧结时，生坯加热到300~450℃保温2h脱除成型剂，烧结过程中的升温速度为10℃/min，真空度为5~10Pa。