[发明专利]硬质合金块体材料原位合成的工业化生产方法

摘要

硬质合金块体材料原位合成的工业化生产方法，属于硬质合金技术领域。以WO2.9、Co3O4和炭黑为原料，按照最终Co含量的要求，考虑制备过程中Co的蒸发量、损耗量以及粉末带入氧化性气体造成碳的损耗量，计算出上述三种原料的用量比，将原料进行球磨混合，烧结过程中造成材料质量的减少和WC、Co粉末的烧结损耗系数k，计算所需原料粉末质量；采用热压烧结工艺、真空烧结工艺或低压烧结工艺应用初期低的烧结压力和阶段性保温、阶段性增加压力，即可得到硬质合金块体材料。本发明工艺步骤简单、流程短、节能环保，又可实现硬质合金的工业化大规模生产。

主权项

硬质合金块体材料原位合成的工业化生产方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以WO2.9、Co3O4和炭黑为原料，根据制备材料Co含量的要求、制备过程中Co的蒸发、损耗量及C的还原损耗量，计算上述三种原料用量比，假设Co的质量百分比为n％，Co量的蒸发和被压入模具的损耗为m％，碳量的损耗为p％，三种原料的质量比则为1.18(100‑n‑nm％)∶1.36n(1+m％)∶(25.60‑0.23n(1+m％))(1+p％)，将原料进行球磨混合n＝6‑20，m＝0‑3.0，p＝0‑0.5；(2)根据最终坯料的质量要求，考虑烧结过程中混合粉末发生还原碳化反应，释放气体造成材料质量的减少和WC、Co粉末的烧结损耗系数k，计算所需原料粉末质量，烧结后试样质量与原料粉末质量比为1∶1.35k(100‑n‑nm％)％，k＝1.0‑1.2；(3)热压烧结工艺为：将一定量的混合粉末放入模具中，以升温速率为10‑50℃/min升至350‑400℃，保温0.5‑1小时，压力为10‑30MPa；然后升温至750‑1000℃，保温2‑3小时；再以5‑10℃/min的升温速率升温至1200‑1500℃并增大烧结压力至30‑80MPa，保温保压30‑90分钟；最后，保压冷却至1150℃以下，撤压、冷却到室温；真空烧结工艺为：将一定量的混合粉末放入模具中进行冷压后，将模具和压坯一起放入真空炉中，升温至350‑400℃保温0.5‑1小时，然后以5‑10℃/min的速率升温至750‑1000℃，保温2‑3小时；再升温至1300‑1500℃保温1‑5小时，最后随炉冷却至室温；低压烧结工艺为：升温至350‑400℃保温0.5‑1小时；然后以5‑10℃/min的速率升温至750‑1000℃保温2‑3小时；随后以3‑10℃/min的速率升温至1310‑1470℃，保温20‑40min后，充入2‑5MPa氮气或氩气，保温保压20‑40min；最后随炉冷却至室温。