CN104357726B - 一种矿用WC‑Co硬质合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿用WC‑Co硬质合金的制备方法，选用原生WC、再生WC和Co粉为原料；所述再生WC元素含量要求为：Ti≤0.1%，Cr≤0.1%，V≤0.05%，C=6.06%～6.20%；所述再生WC所占原料比例a符合以下公式：a=（Hc目标‑Hcp原生）÷（Hcp再生‑Hcp原生）×100%，其中Hc目标为原料的矫顽磁力目标值，Hcp原生、Hcp再生为原生WC与再生WC的矫顽磁力值。本发明制得的硬质合金的平均晶粒度在1.6～3.0微米范围内，合金硬度＞87 HRA，抗弯强度＞2800 MPa，满足矿用球齿合金的综合性能要求，可用于矿用凿岩应用领域，扩大了再生WC的应用范围。

Description

一种矿用WC-Co硬质合金的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种矿用WC-Co硬质合金的制备方法。
背景技术
钨是一种重要的战略资源。随着钨矿产资源的不断开发和钨消耗量的不断增加，我们将面临着严峻的钨矿产资源短缺问题。因此，发展循环经济，充分回收利用废旧硬质合金制品是硬质合金行业发展方向。
目前回收废硬质合金的工艺中，应用较广泛的有锌熔法、电溶法等。但是，由于回收硬质合金种类繁多，生产出的再生WC原料的杂质元素含量、粒度等质量指标波动非常大，技术人员并没有进行更加细致深入的研究，大部分用于生产一些质量要求不高的结构件与耐磨件，或者生产低档的凿岩钎片。硬质合金企业普遍关注的问题是，如何生产出高质量的再生硬质合金制品，推动资源由低值利用向高值利用转变，提高再生利用产品附加值，实现经济效益与环境效益、社会效益相统一。
矿用凿岩合金由于受力复杂，工作环境恶劣，对合金性能要求较高，目前矿用凿岩合金牌号普遍是采用中颗粒或粗颗粒原生WC生产的WC-Co硬质合金。如果合金中含有Ti、V、Cr等杂质元素，容易引起合金碎齿、断齿等早期损坏，降低合金使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿用WC-Co硬质合金的制备方法，利用原生WC和再生WC做原料，制备的合金可用于矿用凿岩应用领域。
本发明的技术方案为：一种矿用WC-Co硬质合金的制备方法，选用原生WC、再生WC和Co粉为原料；所述再生WC元素含量要求为：Ti≤0.1%，Cr≤0.1%，V≤0.05%，C=6.06%～6.20%；所述再生WC所占原料比例a符合以下公式：a=（Hc目标-Hcp原生）÷（Hcp再生-Hcp原生）×100%，其中Hc目标为原料的矫顽磁力目标值，Hcp原生、Hcp再生为原生WC与再生WC的矫顽磁力值。
根据要制备的合金的牌号确定原料的矫顽磁力目标值Hc目标；当Hcp再生低于Hc目标，要求Hcp原生大于Hc目标；当Hcp再生高于Hc目标，要求Hcp原生小于Hc目标。
优选Co粉的重量百分比为6%～11%。
上述的矿用WC-Co硬质合金的制备方法，包括：将原料配好后经球磨、干燥制粒、压制成型、烧结制成。
所述球磨为湿磨18～32h。所述烧结为1420~1480℃加压烧结。
本发明通过原生WC与再生WC搭配，对再生WC原料的杂质元素含量进行控制，并根据矫顽磁力的值确定再生WC所占原料的比例，以便达到控制合金金相组织结构的目的，防止不利于合金韧性的第三相存在，并有效控制合金的晶粒度，使制得的硬质合金的平均晶粒度在1.6～3.0微米范围内，合金硬度＞87 HRA，抗弯强度＞2800 MPa，满足矿用球齿合金的综合性能要求，可用于矿用凿岩应用领域，扩大了再生WC的应用范围。
附图说明
图1、图2分别为典型的原生WC及再生WC的微观形貌，原生WC的具体形貌为类球形，再生WC为类似多边棱柱形，两者晶粒形貌不同。
图3为本发明中原生WC掺杂再生WC制备的合金典型的金相。
图4为原生WC制备的合金金相。
从图3、4可以看出，本发明的金相与原生WC制备的典型合金金相几乎没有差别。
具体实施方式
本发明所使用的再生WC由废旧硬质合金回收获得，但不限于具体的回收方法，例如可以为电溶法再生WC等，只要Ti、Cr、V、C的含量达到本发明要求即可。对于本领域，制备不同牌号的硬质合金，其原料的矫顽磁力等参数都有一定的行业标准，首先就要根据要制备的合金的牌号确定该牌号的原料的矫顽磁力目标值Hc目标，以符合这个标准，这是本行业的常规操作。
实施例1：生产钴含量11％（质量百分比，下同）的凿岩钎片，根据牌号确定原料的矫顽磁力目标值Hc目标为6.9kA/m，选用的再生WC的原料Hcp再生为7.2kA/m，Ti<0.10%，Cr<0.10%，V<0.05%，总碳含量为6.06%。经过挑选，选择的原生WC的Hcp原生为6.3kA/m，经过计算，再生WC占WC原料的66.7%。上述再生WC、原生WC和钴粉混合均匀，经过湿磨18h、干燥制粒、压制成型、在1450℃加压烧结（压力为 5~ 70bar）。得到的矿用WC-Co硬质合金的各项性能和晶粒度详见表1。
实施例2：生产钴含量10％的凿岩钎片，根据牌号确定原料的矫顽磁力目标值Hc目标为6.2kA/m，选用的再生WC的原料Hcp再生为7.0kA/m，Ti<0.10%，Cr<0.10%，V<0.05%，总碳含量为6.08%。经过挑选，选择的原生WC的Hcp原生为5.0kA/m，经过计算，再生WC占WC原料的60%。将上述再生WC、原生WC和钴粉混合均匀，经过湿磨20h、干燥制粒、压制成型、在1450℃加压烧结（压力为 5~ 70bar ），得到的矿用WC-Co硬质合金的各项性能和晶粒度详见表1。
实施例3：生产钴含量8％的凿岩球齿，根据牌号确定原料的矫顽磁力目标值Hc目标为7.2kA/m，选用的再生WC的原料Hcp再生为7.0kA/m，Ti<0.10%，Cr<0.10%，V<0.05%，总碳含量为6.12%。经过挑选，选择的原生WC的Hcp原生为7.4kA/m，经过计算，再生料WC占WC原料的50%。将上述再生WC、原生WC和钴粉混合均匀，经过湿磨23h、干燥制粒、压制成型、在1450℃加压烧结（压力为 5~ 70bar），得到的矿用WC-Co硬质合金的各项性能和晶粒度详见表1。
实施例4：生产钴含量6.5％的凿岩球齿，根据牌号确定原料的矫顽磁力目标值Hc目标为6.7kA/m，选用的再生WC的原料Hcp再生为7.2kA/m，Ti<0.10%，Cr<0.10%，V<0.05%，总碳含量为6.17%。经过挑选，选择的原生WC的Hcp原生为6.4kA/m，经过计算，再生料WC占WC原料的37.5%。将上述再生WC、原生WC和钴粉混合均匀，经过湿磨28h、干燥制粒、压制成型、在1450℃加压烧结（压力为 5~ 70bar ），得到的矿用WC-Co硬质合金的各项性能和晶粒度详见表1。
实施例5：生产钴含量6％的凿岩球齿，根据牌号确定原料的矫顽磁力目标值Hc目标为6.8kA/m，选用的再生WC的原料Hcp再生为7.3kA/m，Ti<0.10%，Cr<0.10%，V<0.05%，总碳含量为6.20%。经过挑选，选择的原生WC的Hcp原生为6.6kA/m，经过计算，再生料WC占WC料的28.6%。将上述再生WC、原生WC和钴粉混合均匀，经过湿磨32h、干燥制粒、压制成型、在1450℃加压烧结（压力为 5~ 70bar ），得到的矿用WC-Co硬质合金的各项性能和晶粒度详见表1。
表1

Claims (6)

1.一种矿用WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：
选用原生WC、再生WC和Co粉为原料；
所述再生WC元素含量要求为：Ti≤0.1%，Cr≤0.1%，V≤0.05%，C=6.06%～6.20%；
所述再生WC所占原料比例a符合以下公式：a=（Hc目标-Hcp原生）÷（Hcp再生-Hcp原生）×100%，其中Hc目标为原料的矫顽磁力目标值，Hcp原生、Hcp再生为原生WC与再生WC的矫顽磁力值；制得的硬质合金的平均晶粒度在1.6～3.0微米。
2.根据权利要求1所述的矿用WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：根据要制备的合金的牌号确定原料的矫顽磁力目标值Hc目标；当Hcp再生低于Hc目标，要求Hcp原生大于Hc目标；当Hcp再生高于Hc目标，要求Hcp原生小于Hc目标。
3.根据权利要求2所述的矿用WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：Co粉的重量百分比为6%～11%。
4.根据权利要求1~3之一所述的矿用WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：将原料配好后经球磨、干燥制粒、压制成型、烧结制成。
5.根据权利要求4所述的矿用WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述球磨为湿磨18～32h。
6.根据权利要求4所述的矿用WC-Co硬质合金的制备方法，其特征在于：所述烧结为1420~1480℃加压烧结。
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