[发明专利]一种双晶梯度硬质合金的制备方法

说明书

本发明提供一种双晶梯度硬质合金的制备方法，通过控制WO₃‑C‑Co复合粉体和WC‑Co混合料中各组分的含量，再经过球磨、干燥、压制形成压坯，最后在高温高压环境下可烧结得到硬质合金产品。本发明利用碳化过程中的原位反应，生成含Co的η相，在进一步的碳化过程中Co析出，碳化生成不含Co的WC颗粒，促进了Co相的迁移，并有利于减小层与层之间的内应力，解决了分层及“起皮”的问题。本发明可以直接使用脆性氧化钨和炭黑为原料，球磨后氧化物原位合成的超细碳化钨活性高，晶粒小，粒度均匀，无须使用特定工艺生产的超细碳化钨，生产流程短、工艺简单、产品质量稳定，降低了生产成本，容易实现产业化。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种双晶梯度硬质合金的制备方法。

背景技术

硬质合金由是一种由硬质相和粘结相组成的复合材料，因具有高硬度、良好的韧性以及耐磨等性能，被广泛应用于航空航天、工程机械和交通运输等领域，其性能的优劣和稳定性直接影响到精密仪器的加工制造。随着科学的进步发展，对WC-Co硬质合金提出了更高的性能要求，传统WC-Co合金难以同时具有高硬度和高韧性，无法满足未来制造业的发展需求，因此兼具高硬度和高韧性的“双高”合金一直是硬质合金行业科研人员研究的热点之一。

目前，主要通过制备双晶梯度硬质合金从而达到“双高”的目的。双晶梯度硬质合金的制备主要是采用不同粒度和性能的WC分别制备混合料，再通过特殊压制工艺制备得到。然而制备双晶梯度合金则需要特殊制备的超粗以及超细WC粉末，成本高、生产条件苛刻。同时压制成型的混合料层与层之间收缩系数不同、致密化速度不同，在生产中出现分层和“起皮”的现象，工艺控制难度大限制了其发展。因此，目前双晶梯度硬质合金制备方法有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的一个目的在于提供一种双晶梯度硬质合金的制备方法，以WO₃和C为细晶粒WC的前驱体，利用其原位生成过程中与Co相发生反应，生成含Co的η相(W₃Co₃C、W₆Co₆C等)，在进一步的碳化过程中Co析出，碳化生成不含Co的WC颗粒，原位反应过程促进了Co相的迁移，并有利于减小层与层之间的内应力。采用该方法可以制备得到外层硬度高、内层韧性高的“双高”双晶梯度硬质合金，解决了层与层之间出现出现分层和“起皮”的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种双晶梯度硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)WO₃-C-Co复合粉体的制备：按照5-15％的碳含量比例与WO₃进行配比，Co含量为复合粉总质量的5-12％，将原始粉末与成型剂和表面活性剂置于球磨机进行湿式球磨，球磨结束后将物料进行干燥；

(2)WC-Co混合料的制备：按照(75-85％)WC+(15-25)％Co进行配比，将原始粉末与成型剂和表面活性剂置于球磨机中进行球磨混合，球磨结束后将物料进行干燥；

(3)合金压制：通过压制制备底部为WO₃-C-Co复合粉体，上部为WC-Co混合料的压坯；

(4)合金烧结：将压坯置于舟皿中，并将WO₃-C-Co复合粉体面与舟皿接触，升温烧结，然后随炉冷却，制备得到双晶梯度硬质合金。

进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)中的成型剂为石蜡，表面活性剂为油酸。

进一步地，所述步骤(1)中的球磨转速为200-500r/min，球磨时间为10-50h，球磨介质为酒精，球料比为8:1-15:1。

进一步地，所述步骤(2)中的球磨转速为100-300r/min，球磨时间为2-15h，球料比为1:2-1:5。