CN104439263A - 一种WC-Co复合粉的制备方法 - Google Patents

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程秀兰
洪海侠
姚雄志
黄蕊
阳进
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Abstract

本发明涉及一种WC-Co复合粉的制备方法，包括：（1）将前驱体粉末进行一次碳化，所述前驱体粉末中单质碳质量百分比为13.5～14.5%，钴盐质量百分比8.5～10%，余量为紫钨，所述钴盐在碳化中能产生二氧化碳；（2）将步骤（1）得到的一次碳化产物研磨并调配碳含量至5.80%～5.95%，再研磨混合，进行二次碳化。本发明方法可生产研磨态马尔文粒度分布成单峰正态分布的粒度分布窄、分散性与均匀性较好的高质量的超细碳化钨、钴复合粉末，该方法更节能、成本更低。

Description

一种WC-Co复合粉的制备方法
 
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，具体涉及一种WC-Co复合粉的制备方法。
背景技术
采用WC-Co复合粉制得的超细硬质合金具有高强度、高硬度的特性，广泛应用于制作集成电路板微型钻头、点阵打印机打印针头、精密工模具、难加工材料刀具、木工刀具、医用牙钻等。目前，国内外公开的WC-Co复合粉制备方法，主要是以下三种制备方法：
授权公告号为CN101767204B的“碳化钨、钴复合粉末的流态化制备方法”，主要是在流态化床中，通过氢还原钨钴复合盐，再添加炭黑，通氢碳化制备WC-Co复合粉，但该方法首先要制备钨钴复合盐，还要经过氢还原、碳化，流程长，所需设备多而且复杂，成本很高。
授权公告号CN100486740C的“碳化钨或碳化钨-金属钴超细颗粒粉末的直接还原碳化制备方法”，虽然采用了直接碳化法，但在制备过程中采用了价格较贵的氧化钴粉，还需要二次碳化时通入氢气，成本也比较高，而且不安全。所用设备为静态还原碳化设备，物料在炉管中不能运动，所需反应的时间长，如图1可知，制备的粉末均匀性差。
授权公告号CN100444997C的“一种简单快速的超细WC-CO复合粉的制备方法”，虽然流程短，但是原料粉末需要加酒精湿磨，还要真空碳化，相对成本也比较高。所用设备也为静态还原碳化设备，物料在炉中不能运动，制备的粉末均匀性也不好。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种更节能，成本更低，粉末均匀性更好的制备WC-Co复合粉的生产方法。
本发明的技术方案为：一种WC-Co复合粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）将前驱体粉末进行一次碳化，所述前驱体粉末中单质碳质量百分比为13.5～14.5%，钴盐质量百分比8.5～10%，余量为紫钨，所述钴盐在碳化中能产生二氧化碳； 
（2）将步骤（1）得到的一次碳化产物研磨并调配碳含量至5.80%～5.95%，再研磨混合，进行二次碳化。
所述钴盐优选采用碳酸钴，单质碳为炭黑。
为获得更好的粒度分布，可在前驱体粉末中加入三氧化二铬，作为晶体长大抑制剂。
本发明采用回转碳化炉进行高温碳化反应，一次碳化时不通入任何气体参加反应，一次碳化温度为1050～1350℃。二次碳化时通入一次碳化时反应放出的气体，二次碳化温度为850～1050℃。采用回转碳化炉使物料可在炉管中旋转运动，使反应快速进行的同时使物料更均匀。
步骤（1）前驱体粉末先球磨4～8小时、过筛后进行一次碳化；步骤（2）一次碳化产物球磨混合2～3小时，调配碳含量后再球磨混合3～6小时。二次碳化产物球磨4～6小时、过筛。
本发明生产工艺简单，采用价格低的碳酸钴为钴的前躯体粉末，其在反应过程中可放出二氧化碳气体，作为碳化的载体。反应不需要通入其它气体，既降低了成本又提高了安全性。钨的前驱体采用疏松针状团粒结构的紫钨，在形貌上更适合制备细颗粒。
本发明中通过紫钨与碳酸钴和炭黑混合球磨，再在回转炉中直接还原碳化，可生产晶粒度为40～100nm，总炭含量5.7～5.8%，游离炭含量0.02%～0.1%，化学纯度达到99.8%以上，研磨态马尔文粒度分布成单峰正态分布的粒度分布窄、分散性与均匀性较好的高质量的超细碳化钨、钴复合粉末。
附图说明
图1是传统工艺方法生产的超细碳化钨、钴复合粉末粒度分布检测结果。
图2是本发明实施实例1制取的超细碳化钨、钴复合粉粒度分布检测结果。
具体实施方式
实施实例1：含钨前驱体粉末碳黑含量的重量百分比为13.5%，碳酸钴质量百分比8.5%，0.45％的三氧化二铬，余量为紫钨（WO2.62，粒径小于12μm）。前驱体粉末球磨混合4小时。将前驱体粉末送入回转碳化炉，碳化温度1050℃～1100℃。碳化产物球磨混合2小时，检测分析总碳含量为4.81%，游离碳1.06%，调碳到5.75％，再球磨混合4小时，将调好碳的一次碳化产物送入回转碳化炉并通入一次碳化时反应放出的气体，进行二次碳化，碳化温度为900℃～1000℃。碳化钨、钴复合粉末经球磨、过筛后进行检测分析，总炭5.70%，游离炭0.03%，晶粒度49.3nm，钴含量6.05%，研磨态马尔文粒度分布为单峰正态分布，见图2。
实施实例2：含钨前驱体粉末碳黑含量的重量百分比为13.9%，碳酸钴质量百分比10%，0.45％的三氧化二铬，余量为紫钨（WO2.62，粒径小于12μm）。前驱体粉末球磨混合6小时。将前驱体粉末送入回转碳化炉，碳化温度1200℃～1250℃。碳化产物球磨混合2小时，检测分析总碳含量为5.66%，游离碳0.98%，调碳到5.80％，再球磨混合3小时，将调好碳的一次碳化产物送入回转碳化炉并通入一次碳化时反应放出的气体，进行二次碳化，碳化温度为950℃～1050℃。碳化钨、钴复合粉末经球磨、过筛后进行检测分析，总炭5.75%，游离炭0.045%，晶粒度60.5nm，钴含量6.83%。
实施实例3：含钨前驱体粉末碳黑含量的重量百分比为14.3%，碳酸钴质量百分比9.5%，0.45％的三氧化二铬，余量为紫钨（WO2.62，粒径小于12μm）。前驱体粉末球磨混合8小时。将前驱体粉末送入回转碳化炉，碳化温度1250℃～1350℃。碳化产物球磨混合2小时，检测分析总碳含量为5.57%，游离碳0.80%，调碳到5.75％，再球磨混合3小时，将调好碳的一次碳化产物送入回转碳化炉并通入一次碳化时反应放出的气体，进行二次碳化，碳化温度为850℃～950℃。碳化钨、钴复合粉末经球磨、过筛后进行检测分析，总炭5.72%，游离炭0.04%，钴含量6.7%，晶粒度69.7nm。

Claims (9)

1.一种WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将前驱体粉末进行一次碳化，所述前驱体粉末中单质碳质量百分比为13.5～14.5%，钴盐质量百分比8.5～10%，余量为紫钨，所述钴盐在碳化中能产生二氧化碳； 
（2）将步骤（1）得到的一次碳化产物研磨并调配碳含量至5.80%～5.95%，再研磨混合，进行二次碳化。
2.根据权利要求1所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于所述钴盐为碳酸钴，单质碳为炭黑。
3.根据权利要求1或2所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于所述前驱体粉末中还包括三氧化二铬。
4.根据权利要求1或2所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于碳化在回转碳化炉内进行。
5.根据权利要求4所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于一次碳化时不通入任何气体参加反应，一次碳化温度为1050～1350℃。
6.根据权利要求4所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于二次碳化时通入一次碳化时反应放出的气体，二次碳化温度为850～1050℃。
7.根据权利要求1或2所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于紫钨粒径小于12μm。
8.根据权利要求1或2所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于步骤（1）前驱体粉末先球磨4～8小时、过筛后进行一次碳化；步骤（2）一次碳化产物球磨混合2～3小时，调配碳含量后再球磨混合3～6小时。
9.根据权利要求1或2所述的WC-Co复合粉的制备方法，其特征在于二次碳化产物球磨4～6小时、过筛。
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