[发明专利]一种纳米增韧超细晶WC‑Co硬质合金的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米增韧超细晶WC‑Co硬质合金的制备方法，具体包括WC硬质相与Co粘结相分别采用气流粉碎分级法与高压水雾化法制备0.1～0.5μm的超细粉料，后经过配料、添加纳米金属混合添加剂、气流混粉过筛、球磨掺蜡与干燥过筛、模压与冷等静压成型以及压力烧结与热处理制得超细晶硬质合金，其中纳米金属混合添加剂采用真空电弧熔炼铸锭+快速—原位包装等离子体电弧法制备。纳米金属混合添加剂起到细化硬质合金晶粒、改善材料浸润性、减小空隙率以及增强合金局部晶界强度的作用，从而大大提高了合金的硬度、抗弯强度以及断裂韧性等宏观性能。该方法具有生产效率高、生产成本低、产品质量及纯度高等特点，且节省了大量的工时与能耗。

主权项

一种纳米增韧超细晶WC‑Co硬质合金的制备方法，其特征包括以下步骤：（1）将粒径小于5mm的WC粗粉料分别由JZDB‑100型气流磨在0.7～0.8MPa工作压力、研磨室氧含量≤10ppm的高纯氩气保护下磨至平均粒度为0.1～0.5μm的细粉料；（2）粘结相Co粉采用JTSWH‑50型高压水雾化生产线制备，在氩气保护下高压水压力为50～80MPa，制备出平均粒度为0.1～0.5μm的球形细粉料；（3）采用真空电弧熔炼铸锭+快速—原位包装等离子体电弧法制备R‑M纳米金属混合粉；（4）在氩气保护氛围中，采用HDQH‑1型脉冲式高速气流混合机将（1）与（2）步制得的WC硬质相和Co粘结相细粉料按WCxCoy比例同（3）步制得的R‑M纳米金属混合添加剂进行均匀混合5～10分钟，后过200目筛；（5）将步骤（4）中的混合粉末加入搅拌球磨机中，研磨介质为WC‑Co硬质合金球，球料比为4～6：1，以乙烷为研磨介质，加入石蜡，进行2～3次搅拌研磨，搅拌研磨时间为1～6小时，形成料浆，然后过滤、在50～220℃的条件下经雾化干燥或真空干燥器干燥、过100目筛，制成硬质合金混合料粒；（6）将（5）步制得的混合料采用XY40全自动液压式粉末成型机压制，压强为25MPa，后经300MPa冷等静压制成生坯；（7）将生坯装入压力烧结炉中，在真空负压、350～450℃×1～2h下进行脱蜡处理，后继续抽真空升温；在真空负压、1000～1100℃×0.3～0.6h下进行去气处理，并继续升温；在1150～1250℃×0.3～0.7h下进行固相烧结，后充氩气至‑0.06MPa，并继续升温；当温度达到设定烧结温度时向炉体内充入氩气，并在炉内压力为3～10MPa、1280～1420℃×1～2h条件下进行烧结后自然冷却至900℃，后开启外循环冷却提高冷却速率使问温降至100℃以下；最后进行两次热处理：第一次为淬火处理：950～1050℃×0.1～0.5h；第二次为回火处理：300～500℃×3～5h，即为超细晶WC‑Co硬质合金成品。