[发明专利]一种提高挖路齿用WC‑Co硬质合金的生产稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质合金的制备方法，特别是一种提升挖路齿用WC-Co钨钴硬质合金的生产稳定性的方法。

背景技术

硬质合金是以一种或多种高硬度、高模量的难熔金属碳化物(WC、Ti C、Cr₂C₃)为基体，以过渡族金属(Fe、Co、Ni等)或其他合金为粘结相而组成的一种多相复合材料。这种复合结构材料具有陶瓷的高硬度、高耐磨性、红硬性，又具有金属的较高强度和韧性；而这种特异的“双高”性能正是材料科研工作者所追求的目标。

碳化钨-钴就是“双高”硬质合金或者金属陶瓷的典范。其牌号是由YG和平均含钴量的百分数组成。例如，YG8，表示平均WCo＝8％，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。由于WC-Co硬质合金优越的性能而被广泛的应用于拉丝模、切削工具、耐腐蚀零件及结构部件，如高压容器的柱塞及液缸、精密轧辊、合成金刚石的顶锤、钢丝滚轧机的轧辊、裁纸刀等；油田开钻的等。

为了适用国家现代化的基础设施建设，扩大产品的多样化，提高公司的竟争力，在目前国内硬质合金生产厂对高韧性合金进行大量开发的性况下，对挖路齿的材质性能进行开发提高迫在明捷。

随着硬质合金应用领域的不断扩展.硬质合金牌号和材质的研究正朝着粗和细晶粒两个不同的方向发展。超粗晶粒硬质合金是国外开发的一种新型硬质合金，已广泛应用于矿用凿岩工具、轧辊和冲压模具领域。新材料与先进制造业是国家未来发展的重点，硬质合金产品的高性能化符合实现钨、钴战略资源高效利用的国家政策。本发明产品属金属材料中的特殊合金及粉末冶金成形技术领域。项目的成功实施，可较好地解决超粗晶硬质合金的国产化问题，填补国内空白、打破国际垄断，提高我国硬质合金企业在国际硬质合金高端制品领域的核心竟争力，发展空间巨大。

由于受国内碳化钨粉制备技术的制约，国产粗晶WC粉末在生产过程中普遍存在粒度不均、结晶不完整、细颗粒比较多及粒度分布范围宽等问题.有部分聚集体的存在，容易造成费氏平均粒度大，而实际粒径偏细的假象。加之聚集体的结合松紧程度不一，因而对球磨时间特别敏感，致使生产过程很难控制。同时由于组成聚集体的WC颗粒很细，这在合金烧结过程中造成WC晶粒不均匀长大。所以在利用国产WC粉制备超粗型矿山、挖掘工具用硬质合金的最主要的技术问题是硬质合金晶粒组织结构分布不均匀、晶粒分布幅度广、夹粗控制困难等难题。

WC-Co硬质合金生产中质量控制的主要任务是使合金获得最佳的组织结构(即二相结构，不脱碳，不渗碳，相对磁饱和值在要求位置；晶粒度适度，均匀；孔隙度小；钴相分布均匀等)，最佳性能。

烧结过程是影响硬质合金质量的关键步骤；烧结是压制品在多种气体的气氛下，加热至适当的温度所发生的现象和过程。其使压制品发生一系列十分复杂的物理、化学变化其中最主要的变化是致密化和合金组织结构最终形成。

因此，H2烧结中的碳量控制是重中之重，其决定了产品的质量。如何控制炉内的碳气氛，使烧结过程中发生的所有脱碳和渗碳反应所减少或增加的碳量相互抵消，使最终烧结品与原始WC粉末具有完全相同的碳含量。制品中的WC和H2反应(WC+2H2→CH4+W)生成CH4，这个反应几乎发生在烧结的全过程，反应随温度升高而加剧。而反应的方向决定于H2的流量，H2流量越大，带走的CH4越多，CH4浓度越小。CH4浓度过大，分解后留在制品内的游离碳则越多，使制品渗碳的可能性越大。同时碳使制品中粉末间的接触减弱，体积膨胀，产生起皮。如果此碳刚好合适，合金就形成WC+γ二相结构。如果此碳不足，合金则形成WC+γ+η三相结构，如果此碳有余，合金则形成WC+γ+C三相结构。因此，从某种意义上说，合金结构决定于碳的多少，而碳的多少，受碳量和H2流量大小的影响，碳量不均，H2流量的波动，严重影响着合金结构的稳定。

然而，现有的制备方法中，难于维持挖路齿用WC-Co硬质合金烧结过程中脱碳、渗碳的平衡，容易导致制备的硬质合金材料的性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种可提升挖路齿用WC-Co硬质合金的稳定生产性的制备方法，以期达到改善制得的硬质合金的耐磨性和韧性等综合使用性能的同时，还提升产品的生产稳定性。

本发明的技术方案是：