CN101974715A

CN101974715A - WC-Co硬质合金及其制备方法

Info

Publication number: CN101974715A
Application number: CN 201010548990
Authority: CN
Inventors: 周悫昱; 王忠平; 李章序
Original assignee: Heyuan Fuma Cemented Carbide Co Ltd
Current assignee: Heyuan Fuma Cemented Carbide Co Ltd
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明公开了一种WC-Co硬质合金及其制备方法，WC-Co硬质合金,其主要成分包含重量百分比为8.0～11.5％的Co粉、0.2～0.5%的Y粉，余量为费氏粒度2.4～3.6μm的电溶WC粉。所述的制备方法，包括真空高温煅烧、配料、湿磨、干燥、压制成型和烧结工序，其中真空高温煅烧是在配料前对电溶WC粉进行的。本发明的硬质合金的综合性能高，制造成本低，产品更具竞争力。

Description

WC-Co硬质合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金，具体是指一种WC-Co硬质合金；本发明还涉及一种合金的制备方法，具体是指一种利用电溶WC生产WC-Co类硬质合金的制备方法。

背景技术

目前，由于硬质合金具有高硬度和高强度的特性，因此有着广泛的用途。以前国内在制造矿山凿岩工具和制砂机合金片时常用的材质一般是费氏粒度为11.0～25.0μm的普通原生粗颗粒WC粉和重量百分比为8％～11.5％的Co粉，经湿磨、干燥、压制成型和真空烧结等工序制得。但是，由于W、Co均属于稀缺的战略资源，近年来其价格一路攀升，导致用该方法制得的WC-Co类硬质合金的成本也不断上升，市场竞争力日益削弱，市场占有率不断下滑，该类合金的应用范围也受到了很大的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WC-Co硬质合金及其制备方法，以提高硬质合金的性价比，使之具有更强的市场竞争力，拓宽WC-Co类硬质合金的应用领域。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：WC-Co硬质合金,其主要成分包含重量百分比为8.0～11.5％的Co粉、0.2～0.5%的Y粉，余量为费氏粒度2.4～3.6μm的电溶WC粉。

所用电溶WC粉的Hcp值的范围为8.0～10.0KA/m。

所述的WC-Co硬质合金的制备方法，包括真空高温煅烧、配料、湿磨、干燥、压制成型和烧结工序，其中真空高温煅烧是在配料前对电溶WC粉进行的。

所述的湿磨工序的球料比为2.5～3.5:1，液固比为200～210ml/Kg，球磨时间为24～36h。

所述的烧结工序是在1480℃~1520℃的高温下进行的。

所述的真空高温煅烧的温度是1450℃的高温下进行的。

在配料前采用1450℃左右的高温真空煅烧电溶WC是针对电溶WC中Si、Mo、Al、Cr、As、S、Ca等主要杂质元素和氯化残渣含量普遍偏高的特点，通过高温和电溶WC中含有的少量Co的触媒作用下将各类杂质元素挥发掉，使得杂质元素含量都有比较明显的下降。不仅如此，高温煅烧还可使WC的Fsss粒度有明显的长粗，在一定程度上解决了电溶WC粒度偏细的问题。

烧结工序在1480℃～1520℃的高温下进行，这不同于以往普通合金烧结温度为1410℃～1450℃，利用此高温烧结，其合金晶粒进一步增大，合金的孔隙缺陷减少，强度也会相应的上升。

由于Y是一种表面活性很强的元素，加入一定量的钇，能够富集合金中S、Ca等有害杂质，改变这些有害杂质的存在形态，净化界面，净化杂质，改善粘结相对硬质相的润湿作用，从而可降低烧结体的孔隙度。另一方面稀土元素能阻碍粘结相马氏体相变，添加稀土后，Co的fcc结构明显增加，fcc结构的α-Co较hcp结构的ε-Co有更多的滑移系，从而α-Co中的位错更易产生滑移，缓解应力，使合金韧性得以提高，并可以在一定程度上抑制硬质合金中WC相晶粒的不均匀长大。由于选用了费氏粒度为2.4～3.6μm、Hcp值的范围为8.0～10.0KA/m的电溶WC粉作为原料，同时采用适量Y粉以净化合金界面，净化杂质，改善粘结相对硬质相的润湿作用。通过真空高温煅烧和高温烧结，使最终得到的本发明的WC-Co类硬质合金WC的平均晶粒度达到2.0～3.2μm，合金结晶完整，实现了强度和显微硬度的良好匹配，抗弯强度达到了2400～3160MPa，硬度达到了Hv₃₀1100～1370，从而使合金综合性能大大提高。制造的坚硬岩层凿岩工具和制砂机合金片使用寿命延长了20～45%，工作速度也大为提高。而且由于电溶WC和稀土相对便宜，使得产品更具竞争力。

具体实施方式

实施例1

配料时选用重量百分比为8.0％的Co粉，0.5％的Y粉，余量为电溶WC粉，其费氏粒度为3.2μm、Hcp值为8.0～8.5KA/m；在配料前采用1450℃左右的高温真空煅烧电溶WC；配料后湿磨，以酒精作为球磨介质，液固比为205ml/Kg，球料比为3.4:1,球磨时间为36小时；干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以1520℃进行烧结。以PS21（尺寸为6.5×5.25×20㎜）试样条作为检验本发明方法制备的WC-Co类硬质合金的标准产品（以下实施例相同），其WC平均晶粒度为2.4μm，抗弯强度为2440MPa，硬度Hv₃₀1300～1370。

实施例2

配料时选用重量百分比为9.5％的Co粉，0.4％的Y粉，余量为电溶WC粉，其费氏粒度为3.0μm、Hcp值为8.5～8.8KA/m；在配料前采用1450℃左右的高温真空煅烧电溶WC；配料后湿磨，以酒精作为球磨介质，液固比为205ml/Kg，球料比为3.4:1,球磨时间为30小时；干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以1490℃进行烧结。产品的WC平均晶粒度为2.8μm，抗弯强度为2750MPa，硬度Hv₃₀1200～1250。

实施例3

配料时选用重量百分比为10.2％的Co粉，0.3％的Y粉，余量为电溶WC粉，其费氏粒度为3.0μm、Hcp值为8.5～8.8KA/m；在配料前采用1450℃左右的高温真空煅烧电溶WC；配料后湿磨，以酒精作为球磨介质，液固比为205ml/Kg，球料比为3.4:1,球磨时间为24小时；干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以1490℃进行烧结。产品的WC平均晶粒度为3.0μm，抗弯强度为2840MPa，硬度Hv₃₀1140～1230。

实施例4

配料时选用重量百分比为11.0％的Co粉，0.2％的TaC粉，余量为电溶WC粉，其费氏粒度为2.4μm、Hcp值为9.0～10.0KA/m；在配料前采用1450℃左右的高温真空煅烧电溶WC；配料后湿磨，以酒精作为球磨介质，液固比为205ml/Kg，球料比为3.4:1,球磨时间为24小时；干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以1490℃进行烧结。产品的WC平均晶粒度为3.2μm，抗弯强度为2910MPa，硬度Hv₃₀1100～1170。

实施例5

配料时选用重量百分比为11.5％的Co粉，0.3％的TaC粉，余量为电溶WC粉，其费氏粒度为3.6μm、Hcp值为8.0～8.5KA/m；在配料前采用1450℃左右的高温真空煅烧电溶WC；配料后湿磨，以酒精作为球磨介质，液固比为205ml/Kg，球料比为3.4:1,球磨时间为24小时；干燥制得混合料，模压成型后，置于真空烧结炉内以1480℃进行烧结。产品的WC平均晶粒度为3.2μm，抗弯强度为3030MPa，硬度Hv₃₀1100～1150。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种WC-Co硬质合金,其主要成分包含重量百分比为8.0～11.5％的Co粉、0.2～0.5%的Y粉，余量为费氏粒度2.4～3.6μm的电溶WC粉。

2.按照权利要求1所述的WC-Co硬质合金，其特征在于：所用电溶WC粉的Hcp值的范围为8.0～10.0KA/m。

3.一种如权利要求1所述的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：包括真空高温煅烧、配料、湿磨、干燥、压制成型和烧结工序，其中真空高温煅烧是在配料前对电溶WC粉进行的。

4.按照权利要求3所述的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的湿磨工序的球料比为2.5～3.5:1，液固比为200～210ml/Kg，球磨时间为24～36h。

5.按照权利要求3所述的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的烧结工序是在1480℃~1520℃的高温下进行的。

6.按照权利要求3所述的WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述的真空高温煅烧的温度是1450℃的高温下进行的。