CN100390314C - 一种超细硬质合金及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超细硬质合金及其制造方法该合金由主要成分WC硬质相、Co-Al为粘结金属相和稀土金属元素Re相三者组成的复合合金；该合金的组成成分及重量含量如下：Co-Al粘结金属相：10—15%，Re：1—3%，WC：82—89%；其中，Co-Al粘结金属相的组成及重量百分含量为：Al：13—20%，Co：80—87%；其制造方法为：首先由高能球磨制得粘结合金Co-Al；然后按所规定的硬质合金成分重量配比配料，并进行强化球磨，然后将球磨制取的硬质合金混合料进行真空烧结，烧结温度1360℃，保温时间20分钟。最后制得超细硬质合金。

Description

一种超细硬质合金及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种超细硬质合金及其制造方法，属合金材料制造工艺技术领域。
背景技术
硬质合金中的粘结金属通常为钴(Co)，钴作为粘结金属可使硬质合金具有较好的烧结性能和机械性能，但是钴的抗氧化和抗腐蚀性能较差，并且由于WC在其中有较高的溶解度，所以容易在液相烧结中发生WC晶粒的长大，这给制备超细和纳米硬质合金造成困难。对于提高硬质合金的耐腐蚀性以及制取超细和纳米硬质合金，人们曾作了大量的工作。
在提高耐腐蚀性能方面，人们曾采用镍作粘结金属，如WC-Ni硬质合金；也有人在WC-Co中添加Cr组成WC-Co-Cr硬质合金。
在抑制晶粒长大方面，研究者曾在合金中添加抑制剂，如添加：Cr3C2、TaC、VC来控制晶粒大小；也曾采用新的烧结方法来抑制晶粒大小，如热等静压、微波烧结、放电等离子烧结等。
但从目前的工作来看都无法达到既提高耐腐蚀性又细化晶粒的综合效果。采用Ni作粘结金属或添加Cr都不能根本上解决耐腐蚀的问题；添加晶粒长大抑制剂会降低合金的性能，并且粉末越细很难达到抑制剂的均匀分布，会造成WC晶粒的偏向异常长大。为此要制取超细和纳米硬质合金必须寻求新的配方和工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优越的耐腐蚀性能和良好机械性能的超细硬质合金，提供一种新的复合硬质合金的配方；本发明的另一目的是提供一种制造超细硬质合金的工艺方法。
本发明的一种超细硬质合金，其特征为：该合金由主要成分WC硬质相、Co-Al为粘结金属相和稀土金属元素Re相三者组成的复合合金；该合金的组成成分及重量含量如下：
Co-Al粘结金属相：10-15％，Re：1-3％，WC：82-89％；
其中，Co-Al粘结金属相的组成及重量百分含量为：Al：13-20％，Co：80-87％。
本发明的一种超细硬质合金的制造方法，其特征为：首先由高能球磨制得粘结合金Co-Al；根据上述粘结金属成分重量配比配料，在保护介质中进行高能球磨，然后按所规定的硬质合金成分重量配比配料，并进行强化球磨，然后将球磨制取的硬质合金混合料进行真空烧结，烧结温度1360℃，保温时间20分钟。最后制得超细硬质合金。
本发明采用Co-Al代替Co作为硬质合金粘结剂。Co-Al是一种金属间化合物，具有良好的抗氧化、耐腐蚀性能以及在中低温下有较高的机械强度和塑性。另外作为硬质合金中的粘结金属具有良好的烧结性能。再者在烧结中出现液相点的温度Co-Al相比Co相要低得多，前者为(1260℃)，后者为(1320℃)。并且WC在Co-Al中的溶解度也要比Co相低，结果大大抑制了WC晶粒的长大，可获得更为细小WC晶粒的硬质合金。本发明方法制得的超细硬质合金，其WC晶粒粒度平均为200nm。根据测试(烧结态GB3851-783)，合金的机械性能为：抗弯强度为2250-2800MPa，硬度HRA为92-93.5。本发明的合金具有高温抗氧化、抗酸碱腐蚀能力，并且具有良好的抗磨损性能，可用作切削刀具的合金材料。
具体实施方式
现将本发明的实施例叙述于后。
实施例一：本实施例中，采用的Co-Al粘结金属相得组成为：Al 16wt％，Co84wt％；复合合金的组成为Co-Al 10％，Re 1％，WC 89％。其制备方法如下：首先由高能球磨制得粘结合金Co-Al。根据上述粘结金属成分重量配比配料，在保护介质中进行高能球磨，球磨所获得的是部分合金化和部分各元素高度弥散的混合粉末，其粒度BET值为0.8μ。然后按所规定的硬质合金成分重量配比配料，并进行强化球磨，然后将磨制所得的硬质合金混合料进行成形和真空烧结，原始WC粉末粒度为0.5μ。烧结温度1360℃，保温时间20分钟，最后得到的超细硬质合金，其WC晶粒度为200nm。
根据测试(烧结态GB3851-783)，合金的机械性能为：抗弯强度：2500Mpa，硬度HRA 93.0。
本实施例中的WC-10％(Co-Al)-1％Re超细硬质合金与对照物在高温氧化和耐腐蚀性能方面的对比试验结果见表1和表2。
表1高温氧化表面状态
Figure C0311654700051
注：黄色为二氧化钨，表明表面WC已被氧化；黑色为氧化膜，表明轻微氧化。
表2耐腐蚀性能试验

Claims (2)

1.一种超细硬质合金，其特征为：该合金由主要成分WC硬质相、Co-Al为粘结金属相和稀土金属元素Re相三者组成的复合合金；该合金的组成成分及重量含量如下：
Co-Al粘结金属相：10-15％，Re：1-3％，WC：82-89％；
其中，Co-Al粘结金属相的组成及重量百分含量为：Al：13-20％，Co：80-87％。
2.根据权利要求1所述的一种超细硬质合金的制造方法，其特征为：首先由高能球磨制得粘结合金Co-Al；根据上述粘结金属成分重量配比配料，在保护介质中进行高能球磨，然后按所规定的硬质合金成分重量配比配料，并进行强化球磨；然后将磨制所得的硬质合金混合料进行真空烧结，烧结温度1360℃，保温时间20分钟；最后制得超细硬质合金。
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