[发明专利]一种超细晶硬质合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种超细晶硬质合金，由以下重量百分比的组分制备而成：Co 8～12％，抑制剂0.6～1％，余量为WC，各组分的重量百分比之和为100％。本发明还提供了该超细晶硬质合金的制备方法。本发明所提供的超细晶硬质合金使用了能有效抑制晶粒长大的抑制剂，具有较好的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种硬质合金，特别是涉及一种超细晶硬质合金及其制备方法。

背景技术

超细晶硬质合金由于具有高硬度和高强度一直是业界发展的热点方向之一，但是在制造超细硬质合金的过程中，由于所使用的WC粉末的活性比一般的WC粉末活性高得多，因此在烧结过程中晶粒会出现异常长大的现象，导致组织不均匀，对产品的性能产生不良影响。使用抑制剂是制备超细硬质合金的重要途径之一，添加抑制剂的主要作用有：①抑制碳化钨晶粒的长大，使合金对烧结温度和时间的敏感性降低；②扩大YG合金二相区，降低碳含量变化对合金性能的影响；③改变了相成分，进而改善了合金性能；④提高合金的耐热性和抗月牙洼磨损能力。然而，抑制剂的添加量较少时，抑制剂在球磨过程中很难混合均匀，烧结时仍会有晶粒异常长大现象；抑制剂添加量较多时，抑制剂会对合金烧结的致密化过程产生阻碍，导致合金的力学性能不佳。

中国专利申请CN201710949306.5公开了“一种预处理复合粉制备的WC-10Co超细晶硬质合金刀具”，制备原料包括：纯度为99.5％、平均粒径0.2μm的WO2.9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。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，然后将复合粉末模压成型，并在低压烧结炉中进行烧结。该发明存在的问题是：其使用的晶粒长大抑制剂在合金体系中不能均匀分布，抑制晶粒异常长大的效果不佳，导致其合金刀具的性能不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超细晶硬质合金，其使用了能有效抑制晶粒长大的抑制剂，具有较好的力学性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种超细晶硬质合金，由以下重量百分比的组分制备而成：Co 8～12％，抑制剂0.6～1％，余量为WC，各组分的重量百分比之和为100％。

进一步地，本发明所述Co的平均粒度为100～200nm。

进一步地，本发明所述抑制剂由以下步骤制成：

A1.将铌酸铵加入水中混合均匀制得铌酸铵溶液，将钽酸铵加入水中混合均匀制得钽酸铵溶液，将草酸加入水中混合均匀制得草酸溶液，将铌酸铵溶液、钽酸铵溶液、草酸溶液混合，搅拌至产生沉淀物，静置4小时后将沉淀物取出，过滤后用去离子水洗涤3次，冷冻干燥10小时后得到前驱体，将前驱体加入管式炉中，通氮气氛围下500℃煅烧5小时得到铌钽复合氧化物；

A2.将铌钽复合氧化物与碳粉混合均匀后得到混合粉，将混合粉置于真空碳管炉中，通氩气保护下升温至1000℃后保温2小时，随炉冷却至室温后取出研磨得到平均粒度为100～200nm的抑制剂。

进一步地，本发明所述步骤A1中，铌酸铵溶液的浓度为0.2mol/L，钽酸铵溶液的浓度为0.2mol/L，草酸溶液的浓度为0.2mol/L，铌酸铵溶液、钽酸铵溶液、草酸溶液的体积比为1:0.2:1.5。

进一步地，本发明所述步骤A2中，铌钽复合氧化物与碳粉的重量比为3:1，真空碳管炉的真空度为0.03Pa。

进一步地，本发明所述WC的平均粒度为100～200nm。

本发明要解决的另一技术问题提供上述超细晶硬质合金的制备方法。

为解决上述技术问题，技术方案是：