CN108526477B - 一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法 - Google Patents
一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108526477B CN108526477B CN201810412969.8A CN201810412969A CN108526477B CN 108526477 B CN108526477 B CN 108526477B CN 201810412969 A CN201810412969 A CN 201810412969A CN 108526477 B CN108526477 B CN 108526477B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixture
- ball mill
- hard alloy
- powder
- grinding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
- B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种WC‑Co硬质合金混合料的制备方法,其包括以下步骤:(1)在球磨机中加入球磨介质;(2)将氧化钴粉和碳化钨粉投入到球磨机进行研磨、混合均匀后制成料浆;(3)将料浆进行真空干燥得到初级混合料;(4)将初级混合料在还原设备中进行氢气还原,还原后的物料经冷却、过筛后得到WC‑Co硬质合金的混合料。本发明制得的混合料中Co元素在WC颗粒间的分布比传统方法得到的混合料更均匀,且能保持混合前的Co粉的平均粒度和粒度分布,制得的混合料松装比重大,同时不会带入杂质,有利于提高硬质合金产品的性能和质量稳定性。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域,具体涉及一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法。
背景技术
WC-Co硬质合金是由WC粉和Co粉按一定配比混合均匀后,加入成型剂,经过成型、烧结、后续加工等工序制备而成。WC-Co硬质合金因其高强度、高硬度的特性而广泛应用于切削刀具、冲击工具、耐磨耐蚀零部件等领域,被称为“工业的牙齿”。其中WC+Co混合料的制备是硬质合金制备过程中的一道关键工序。WC为碳化钨的化学名称。
目前,硬质合金混合料大多是采用WC粉和Co粉通过机械混合的方法制备,其工艺过程是选择粒度符合要求的WC粉和Co粉,加入球磨介质,经球磨机或混料机长时间混合,制得颗粒粒度与分散度合格的混合料。但这种制备方法耗时长、成本高、易引入杂质元素,且对原料粒度要求高。特别是当组分粉末粒度较小时,由于粉末的比表面积大、表面能高,粉体颗粒会相互团聚以降低表面能。另外,在高能球磨过程中钴粉容易合金化,焊合成金属钴。这些因素均会影响Co在WC颗粒间的均匀分布,导致WC+Co混合料混合不均匀,烧结时易形成“钴池”,从而影响烧结产品的组织结构和性能。
发明内容
本发明制得的混合料中Co元素在WC颗粒间的分布比传统方法得到的混合料更均匀,且能保持混合前的Co粉的平均粒度和粒度分布,制得的混合料松装比重大,同时不会带入杂质,有利于提高硬质合金产品的性能和质量稳定性。具体的技术方案如下:
一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法,其包括以下步骤:
(1)在球磨机中加入球磨介质;
(2)将氧化钴粉和碳化钨粉投入到球磨机进行研磨、混合均匀后制成料浆;
(3)将料浆进行真空干燥得到初级混合料;
(4)将初级混合料在还原设备中进行氢气还原,还原后的物料经冷却、过筛,筛下物为WC-Co硬质合金的混合料。优选地,球磨介质为酒精,酒精的纯度≥95wt%。
在本发明中,将混合料的原料采用氧化钴和碳化钨两种原料的粉末,在球磨机中进行研磨,在球磨介质的作用,使粉末粘结在研磨体上,在增加研磨体捕捉粉末几率的同时,使球磨时所产生的能量以充分释放。由于氧化钴具有较高的脆性,颗粒之间的粘结性较差,在研磨体的撞击下,不会产生类似金属所具有的焊合现象,在研磨过程中,主要起到进一步分散和混合搅拌的作用,保证了在研磨过程中,氧化钴粉和碳化钨粉的均匀混合。在研磨过程中,保持浆料状态,以利用球磨介质的分散作用,避免形成团聚,影响两种粉末的均匀性。由于不再受到较大外力的作用,在真空干燥以及还原过程中,氧化钴粉和碳化钨粉能够保持均匀混合的状态。在研磨过程中,虽然球磨介质具有相当的分散功能,但是,在研磨体的高速撞击下,粉末还是会形成一定的小颗粒,并在完成还原后,进行过筛,以得到要求粒径的混合料。
具体地,所述球磨机为滚动球磨机,研磨体填充系数为1/3-2/3。上述填充系数为研磨体与物料的总体积占磨罐内有效容积的比例。填充系数过大时,会增大磨况死区,研磨体不能对物料进行有效地撞击,使物料粉碎并起到有效的搅拌作用。填充系数过低时,研磨体在磨内的移动速度加快,对磨腔内壁的撞击较大,会使研磨体与磨腔内壁之间的摩擦加大,研磨体或磨腔上剥离的金属会进入到原料中,使原料的纯度降低。
优选地,球磨机的转速为33-36rpm,球料比3:1-5:1,研磨时间为4-70小时。球料比为研磨体的质量与物料的质量之比。在研磨过程中会产生较大的热能,使各物料的温度升高,将转速控制在33-36转/分钟内,可以使功能助剂的温度得到有效地控制,避免功能助剂由于温度过高而产生分解,并失去作用。
为减少甚至避免研磨时,研磨体由于摩擦而产生琐屑,影响原料的质量,球磨机的研磨体为合金球。并优选,所述合金球为YG8硬质合金研磨球。
具体地,球磨介质为酒精,酒精的纯度≥95wt%。采用酒精作为球磨介质时,可有效地缩短干燥的时间,提高生产效率。
优选地,氧化钴粒度为0.8~1.5μm;碳化钨的粒度为0.6-1.2μm以氧化钴中的钴和碳化钨的总质量为基准,氧化钴中的钴的占比为3-20%。可根据下游硬质合金厂家的产品要求来确定WC和Co的配比,下游厂家无需重新配料,可将此WC+Co混合料直接进行压坯、烧结,大幅提高下游厂家的生产效率。
进一步,还原设备为连续式推舟还原炉,还原温度为400-500℃,还原反应时间120-240min,氢气流量2.0-3.0m3/h。在上述条件的限定下,在保证氧化钴被充分还原的同时,保持物料的分散性。
采用本发明方法制备的WC+Co混合料具有的优点:(1)WC+Co混合料颗粒大小均匀,WC和Co分布均匀,不团聚,氧含量低;(2)采用标准常规设备,工艺参数易于控制,操作简单,适合规模化生产。
附图说明
图1为实施例1制得的混合料放大1000倍的SEM图。
图2为实施例2制得的混合料放大1000倍的SEM图。
具体实施方式
在以下各实施例中,滚动球磨机中的研磨体均采用YG8硬质合金研磨球。
实施例1
在滚动球磨机中,加入直径5mm的硬质合金研磨球8kg、纯度为95wt%的酒精400mL,再加入平均粒度是0.6μm的WC粉1840g和平均粒度是0.8μm的氧化钴225g,填充系数为0.5。将球磨机转速设定为35rpm,球磨时间设定为4小时,启动球磨机球磨。球磨结束后用80目筛网过滤卸出料浆,转入真空干燥箱干燥,干燥温度设定为90℃,真空度控制在0.03MPa以下,等酒精全部挥发后冷却至室温。
将连续式推舟还原炉的反应温度设定为420℃,H2流量控制在3.0m3/h,还原反应时间150min,然后把干燥好的前驱体混合料放到还原炉中进行氢气还原反应。反应结束后冷却卸料,经过粉碎过筛得到黑色的混合料。该混合料经XRD检测为WC+Co混合料,说明还原反应完全;混合料平均粒度为0.82μm,氧含量0.42%,碳含量5.593%,松装密度89.2g/cm3;其扫描电镜(SEM)照片如图1所示,从图中可看出混合料中WC和Co颗粒混合均匀,无偏聚现象。
实施例2
在滚动球磨机中,加入直径5mm的硬质合金研磨球8kg、纯度为95wt%的酒精400mL;再加入平均粒度0.8μm的WC粉1727g和平均粒度是1.0μm的氧化钴338g,填充系数为0.5。将球磨机转速设定为33rpm,球磨时间设定为10小时,启动球磨机球磨。球磨结束后用80目筛网过滤卸出料浆,转入真空干燥箱干燥,干燥温度设定90℃,真空度控制在0.03MPa以下,等酒精全部挥发后冷却至室温。
将连续式推舟还原炉的反应温度设定为440℃,氢气流量控制在3.0m3/h,还原反应时间180min,然后把干燥好的混合料放到还原炉中进行氢气还原反应。反应结束后冷却卸料,经过粉碎过筛得到黑色的混合料。该混合料经XRD检测为WC+Co混合料,说明还原反应完全;混合料平均粒度为0.97μm,氧含量0.39%,碳含量5.593%,松装密度88.7g/cm3;其扫描电镜(SEM)照片如图2所示,从图中可看出混合料中WC和Co颗粒混合均匀,无偏聚现象。
实施例3
在滚动球磨机中,加入直径是5mm的硬质合金研磨球6kg、纯度为95wt%的酒精400mL;再加入平均粒度是1.0μm的WC粉1643g和平均粒度是1.2μm的氧化钴422g,填充系数为0.4。将球磨机转速设定为36rpm,球磨时间设定为70小时,启动球磨机球磨。球磨结束后用80目筛网过滤卸出料浆,转入真空干燥箱干燥,干燥温度设定90℃,真空度控制在0.03MPa以下,等酒精全部挥发后冷却至室温。
将连续式推舟还原炉的反应温度设定为460℃,氢气流量控制在2.5m3/h,还原反应时间210min,然后把干燥好的混合料放到还原炉中进行氢气还原反应。反应结束后冷却卸料,经过粉碎过筛得到黑色的混合料。该混合料经XRD检测为WC+Co混合料,说明还原反应完全;混合料平均粒度为1.23μm,氧含量0.38%,碳含量5.591%,松装密度87.8g/cm3;混合料中的WC和Co颗粒混合均匀,无偏聚现象。
实施例4
在滚动球磨机中,加入直径是5mm的硬质合金研磨球9kg、纯度为95wt%的酒精400mL;再加入平均粒度是1.2μm的WC粉1502g和平均粒度是1.5μm的氧化钴563g,填充系数为0.6。将球磨机转速设定为34rpm,球磨时间设定为30小时,启动球磨机球磨。球磨结束后用80目筛网过滤卸出料浆,转入真空干燥箱干燥,干燥温度设定90℃,真空度控制在0.03MPa以下,等酒精全部挥发后冷却至室温。
将连续式推舟还原炉的反应温度设定为480℃,氢气流量控制在2.0m3/h,还原反应时间240min,然后把干燥好的混合料放到还原炉中进行氢气还原反应。反应结束后冷却卸料,经过粉碎过筛得到黑色的混合料。该混合料经XRD检测为WC+Co混合料,说明还原反应完全;混合料平均粒度为1.45μm,氧含量0.36%,碳含量5.590%,松装密度87.3g/cm3;混合料中的WC和Co颗粒混合均匀,无偏聚现象。
对比例
在滚动球磨机中,加入直径5mm的硬质合金研磨球8kg、纯度为95wt%的酒精400mL,再加入平均粒度是0.8μm的WC粉1840g和平均粒度是1.0μm的钴粉165g。将球磨机转速设定为35rpm,球磨时间设定为4小时,研磨结束后完成。
测试上述实施所制得的混合料及合金物理性能指标,并于国内通常采用的WC+Co制得的混合料进行对比测试。对比结果如表1:
表1
编号 | 平均粒度(μm) | 氧含量(%) | 碳含量(%) | 松装密度(g/cm<sup>3</sup>) |
实施例1 | 0.82 | 0.42 | 5.593 | 89.2 |
实施例2 | 0.97 | 0.39 | 5.593 | 88.7 |
实施例3 | 1.23 | 0.38 | 5.591 | 87.8 |
实施例4 | 1.45 | 0.36 | 5.590 | 87.3 |
对比例 | 1.1 | 0.51 | 5.594 | 82.9 |
表1表明,本发明采用氧化钴和碳化物混合后再还原的方法生产WC+Co混合料,其中的含氧量低于现有技术中直接将WC粉和Co粉进行混合加工后的含氧量,而且本方法得到Co粉被WC均匀包覆,在后期贮存过程中也会大大降低Co的被氧化程度,保证了材料的质量的稳定;松装密度也相对有5-7%的提高,可见本方法生产的WC+Co混合料具有更好的流动性,可有效提高后期粉末的成型效果,有利于自动成型。
Claims (6)
1.一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在球磨机中加入球磨介质;
(2)将氧化钴粉和碳化钨粉投入到球磨机进行研磨、混合均匀后制成料浆;
(3)将料浆进行真空干燥得到混合料;
(4)将混合料在还原设备中进行氢气还原,还原后的物料经冷却、过筛,筛下物为WC-Co硬质合金的混合料;
还原设备为连续式推舟还原炉,还原温度为400-500℃,还原反应时间120-240min,氢气流量2.0-3.0m3/h;
氧化钴的粒度为0.8-1.5μm;碳化钨的粒度为0.6-1.2μm;
以氧化钴中的钴和碳化钨的总质量为基准,氧化钴中的钴的占比为3-20%。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
所述球磨机为滚动球磨机,填充系数为1/3-2/3。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,
球磨机的转速为33-36rpm,球料比3:1-5:1,研磨时间为4-70小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,球磨机的研磨体为合金球。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述合金球为YG8硬质合金研磨球。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,球磨介质为酒精,酒精的纯度≥95wt%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810412969.8A CN108526477B (zh) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810412969.8A CN108526477B (zh) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108526477A CN108526477A (zh) | 2018-09-14 |
CN108526477B true CN108526477B (zh) | 2021-11-23 |
Family
ID=63475860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810412969.8A Active CN108526477B (zh) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108526477B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3696486A (en) * | 1969-08-25 | 1972-10-10 | Int Nickel Co | Stainless steels by powder metallurgy |
CN1693017A (zh) * | 2005-05-04 | 2005-11-09 | 浙江天石粉末冶金有限公司 | 纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法及设备 |
CN1907604A (zh) * | 2006-08-18 | 2007-02-07 | 谭天翔 | 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 |
CN1986124A (zh) * | 2006-12-21 | 2007-06-27 | 北京工业大学 | 一种简单快速的超细WC-Co复合粉的制备方法 |
CN101100001A (zh) * | 2007-07-09 | 2008-01-09 | 深圳市格林美高新技术股份有限公司 | 一种超细钴粉及其制造工艺 |
CN101967592A (zh) * | 2010-09-19 | 2011-02-09 | 昆明理工大学 | 一种硬质合金混合料的制备方法 |
CN102162044A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-08-24 | 中南大学 | 一种碳化钨/钴系多孔材料的制备方法 |
CN103143716A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-12 | 长沙伟徽高科技新材料股份有限公司 | 一种钨粉的制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101307421A (zh) * | 2008-06-06 | 2008-11-19 | 北京工业大学 | 超细结构的WC-Co金属陶瓷涂层的制备方法 |
CN102534344B (zh) * | 2012-03-14 | 2013-06-26 | 中南大学 | 一种特粗晶WC-Co硬质合金的制备工艺 |
CN106756391B (zh) * | 2016-12-12 | 2018-07-13 | 南京航空航天大学 | 一种具有混晶结构的WC-Co硬质合金制备方法 |
-
2018
- 2018-05-03 CN CN201810412969.8A patent/CN108526477B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3696486A (en) * | 1969-08-25 | 1972-10-10 | Int Nickel Co | Stainless steels by powder metallurgy |
CN1693017A (zh) * | 2005-05-04 | 2005-11-09 | 浙江天石粉末冶金有限公司 | 纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法及设备 |
CN1907604A (zh) * | 2006-08-18 | 2007-02-07 | 谭天翔 | 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 |
CN1986124A (zh) * | 2006-12-21 | 2007-06-27 | 北京工业大学 | 一种简单快速的超细WC-Co复合粉的制备方法 |
CN101100001A (zh) * | 2007-07-09 | 2008-01-09 | 深圳市格林美高新技术股份有限公司 | 一种超细钴粉及其制造工艺 |
CN101967592A (zh) * | 2010-09-19 | 2011-02-09 | 昆明理工大学 | 一种硬质合金混合料的制备方法 |
CN102162044A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-08-24 | 中南大学 | 一种碳化钨/钴系多孔材料的制备方法 |
CN103143716A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-12 | 长沙伟徽高科技新材料股份有限公司 | 一种钨粉的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
机械与热综合活化法制备超细WC2Co 粉末;刘紫兰;《中国有色金属学报》;20050630;第929-934页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108526477A (zh) | 2018-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7785390B2 (en) | Molybdenum metal powder and production thereof | |
CN107585768B (zh) | 一种氧化-还原法制备超细碳化钨粉末的方法 | |
CN108080649B (zh) | 一种低温碳氢双联还原制备超细铁粉的方法 | |
CN110722171B (zh) | 一种制备3d打印用稀土氧化物掺杂钨、钼球形粉末的方法 | |
CN103909274B (zh) | 一种制备钴包覆纳米wc晶体复合粉末及超细晶硬质合金的方法 | |
WO2015124094A1 (zh) | 高可靠高比容电解电容器用钽粉的制备方法 | |
CN115725944A (zh) | 一种钨钛溅射靶材的制备方法 | |
CN114985743A (zh) | 一种粉末注射成形用钛粉及其制备方法及制品 | |
CN113579237B (zh) | 一种降低铜锡合金粉松装密度的制备方法 | |
CN114438361A (zh) | 表面细晶功能梯度无钴钛基金属陶瓷的制备方法 | |
CN112941352B (zh) | 硬质合金及其制备方法 | |
CN108526477B (zh) | 一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法 | |
CN110218926B (zh) | 一种超粗晶WC-Co硬质合金制备方法 | |
CN111872414A (zh) | 一种微纳米预合金粉的制备方法 | |
CN1485450A (zh) | 用钨合金废料生产超细晶粒碳化钨——铁系复合粉的方法 | |
CN114713833B (zh) | 基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法 | |
CN113399670B (zh) | 一种双元素等量变换的高熵合金粉末及制备方法 | |
CN111154993A (zh) | 一种碳化钨-碳化钛固溶体的制备方法 | |
CN115305399A (zh) | 一种稀土钨电极材料及其制备方法 | |
CN111020337B (zh) | 一种应用于超细碳化钨制备的抑制剂及其制备方法 | |
CN109019603B (zh) | 一种碳化钨粉末的制备方法 | |
CN113134620A (zh) | 一种钴粉的制备方法 | |
CN112091228A (zh) | 一种大颗粒球形钨粉的制备方法 | |
CN115233065B (zh) | 钼铼预合金粉末及其制备方法 | |
CN117161388B (zh) | 一种低氧含量钛合金粉末及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |