[发明专利]WC-Al4W预合金粉的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种WC-Al₄W预合金粉的生产方法。

背景技术

WC基硬质合金因具有高硬度、高耐磨性和良好的高温强度等特点，在金属切削、模具、采掘和耐磨零部件等领域得到越来越广泛的应用。但是WC基硬质合金的高温抗氧化性较差，在高温条件下的使用寿命较短。如果在合金中添加同样具有高硬度的Al₄W相，则可以显著提高合金的抗氧化性，同时，由于Al₄W相对WC基硬质合金的增韧作用，使得WC基硬质合金的延展性显著提高，且质轻。中国专利“一种碳化钨铝硬质合金烧结体的生产方法”（公开号CN101748305A，公开日2010年6月23日），公开了一种碳化钨铝硬质合金的生产方法，该方法是采用机械合金化法先生产钨铝合金，再添加碳粉和钴粉，通过球磨、成型和烧结等工序，生产钨铝硬质合金。该方法采用机械合金化法生产钨铝合金，因而能耗高，不利于产业化；且生成的钨铝合金成分复杂，生产硬质合金时质量难以控制，性能不能保证。

提高WC基硬质合金抗氧化性的另一种有效方法是，采用Ni₃Al金属间化合物取代传统的钴作为WC基硬质合金的粘结相。Ni₃Al金属间化合物在抗氧化、防渗碳和耐磨方面具有优越性。尤为突出的是，在800℃以下，Ni₃Al强度随温度升高的幅度不是连续下降，而是先随温度的升高而升高，到达一定的值后再下降，即屈服强度在峰值温度以下具有正温度效应。由于Ni₃Al金属间化合物具有较高的高温强度、蠕变抗力和高的比强度，且Ni₃Al对WC、TiC的润湿性与钴相当，因此，以Ni₃Al金属间化合物作为硬质合金粘结相，经增韧增强后，其性能能够达到WC-Co硬质合金的性能。生产Ni₃Al粘结相硬质合金的一般方法是，先生产Ni₃Al粉体，再添加硬质相，经球磨、成型和烧结等工序生产成合金，其中，生产成份单一、分散性好、粒度小的Ni₃Al粉体是生产高质量Ni₃Al粘结相硬质合金的关键。Ni₃Al粉体的传统生产方法是，将铝粉和镍粉混合后，在非氧化性气氛中烧结，液相铝向固相镍扩散，进行固相反应，烧结后球磨得到Ni₃Al粉体。由于此方法获得的Ni₃Al粉体成分不是单一的Ni₃Al相，还存在NiAl、Ni等其他相，粉末的氧含量也偏高，且烧结后料块难以球磨，导致粉末粒度粗，分散性差。

发明内容

本发明提供了一种WC-Al₄W预合金粉的生产方法，为生产WC- Al₄W基硬质合金提供了相成份简单、分散性好、质量稳定的粉体原料，并为生产Ni₃Al金属间化合物粘结相硬质合金提供优质的反应前驱体；采用该预合金粉生产的WC- Al₄W基硬质合金具有高硬度、高耐磨性和良好的高温强度，且高温抗氧化性好，延展性好，质轻，采用该预合金粉生产的Ni₃Al易球磨，且得到的Ni₃Al粉体成分单一，氧含量低，粒度小，分散性好。

本发明提供的WC-Al₄W预合金粉的生产方法，依次包括以下步骤：

（1）将按质量百分比计75.33%～92.33%的钨粉、1.85%～22.24%的铝粉和2.43%～5.82%的炭黑球磨混合4h ~ 6h，得球磨混合原料；

 （2）将步骤（1）所述的球磨混合原料采用碳化炉，在真空或压力不高于30KPa的非氧化性气氛下进行合成反应，合成温度1000℃ ~ 2200℃，保温时间1h ~ 10h，再在真空或压力不高于30KPa的非氧化性气氛下自然冷却，得合成产物；

（3）将步骤（2）所述的合成产物球磨4h ~ 8h，过筛，得WC- Al₄W预合金粉。

作为本发明的进一步改进，步骤（1）中铝粉为雾化铝粉，炭黑为冶金级炭黑，钨粉平均粒度为0.5μm～60μm，铝粉平均粒度小于100μm。

  本发明以钨粉、铝粉和炭黑为原料，在生产碳化钨的配炭工序中加入铝粉，一步实现WC和Al₄W的合成，生产WC- Al₄W预合金粉。反应方程式如下：

     W + C →WC