CN109266941B - 板状碳化钨-钴合金及其制备方法 - Google Patents

板状碳化钨-钴合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了板状碳化钨‑钴合金及其制备方法。该方法包括：将原料混合物进行烧结处理，以便得到板状碳化钨‑钴合金，其中，所述原料混合物中含有超细WC‑Co粉，且在所述原料混合物中，至少有90％以上的超细WC‑Co粉的粒径不大于800nm。该方法操作简单、方便，容易实现，成本较低，易于产业化，且制备所得的板状碳化钨‑钴合金粒度较为均匀，且力学性能优异。

Description

板状碳化钨-钴合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体的，涉及板状碳化钨-钴合金及其制备方法。
背景技术
高强度、高韧性的“双高”硬质合金是高性能钨基材料的发展方向之一。但是，硬质合金的强度主要由碳化钨等硬质相提供，而韧性主要由钴等粘结性相提供，从而导致传统硬质合金的强度和韧性相互制约。碳化钨的晶体结构为六方结构，拥有(0 0 0 1)轴面、(01 1 0)I棱面和(1 0 1 0)II棱面三个特征晶面，其晶体的生长为典型的各向异性生长。由于碳化钨的(0 0 0 1)轴面的硬度比棱面的硬度高，通过提高(0 0 0 1)轴面的比例，制备的板状碳化钨-钴合金具有较高的硬度。而且，板状碳化钨-钴合金的高厚径比可以使得裂纹以裂纹偏转、桥接或拔出、穿晶断裂等各种不同的途径扩展，使得板状碳化钨-钴合金的韧性得到提高。板状碳化钨-钴合金由于其独特的结构而具有高强度、高韧性的“双高”性能。另外，通过调整板状碳化钨-钴合金的微观组织结构及碳化钨晶粒大小，可在较大的范围内对其强度、韧性以及抗冲击等性能进行调节。由此，板状碳化钨-钴合金比较适合作为涂层基体材料、矿山工具材料、可转位刀片、铣刀、冲剪模、切刀和模具的材料等。
目前制备板状晶硬质合金的方法主要是通过将WO3或W和Co、C进行混合球磨，在高温反应生成板状复式碳化物(CoxWyCz)聚集颗粒，随后通过相变、形核、长大而获得WC板状晶。但是，传统制备板状晶的方法需要烧结过程中将W或WO3转化为WC，致使碳化过程的时间长，控制困难，导致碳含量较难精确控制。此外，板状晶的生成和复式碳化物(CoxWyCz)的形成密切相关，传统制备方法中复式碳化物转化为WC的过程具有一定的随机性，导致最终合金的粒度分布均匀性较差。因此，限制了板状碳化钨-钴合金的工业化生产。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本发明是基于发明人的以下发现而完成的：
在相关技术中，制备板状碳化钨-钴合金的方法存在碳含量难以控制以及制备所得的板状碳化钨-钴合金的粒度分布不均匀的问题，严重影响了板状碳化钨-钴合金的力学性能，限制了板状碳化钨-钴合金的工业应用。
基于此，发明人对制备板状碳化钨-钴合金的方法进行了潜心且深入的研究后发现，在制备板状碳化钨-钴合金的过程中加入超细WC-Co粉末，可以有效的减少W转化为WC的量，致使整个碳化时间减少，且超细WC-Co可以作为晶核促进复式碳化物(CoxWyCz)的生成，加快反应进行的速度，使板状晶硬质合金中碳含量的精确控制成为可能。此外，超细WC-Co粉末的加入可以促进板状WC晶核的形成，诱导板状晶的生成，从而使板状晶的长大具有一定的选择性，有利于粒度分布的均匀。有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种操作简单、方便，容易实现，成本较低、易于产业化、制备所得的产品碳含量较好控制，粒度均匀性较较好、或者力学性能优异的制备板状碳化钨-钴合金的方法。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备板状碳化钨-钴合金的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将原料混合物进行烧结处理，以便得到板状碳化钨-钴合金，其中，所述原料混合物中含有超细WC-Co粉，且在所述原料混合物中，至少有90％以上的超细WC-Co粉的粒径不大于800nm。发明人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，成本较低、易于产业化，且制备所得的板状碳化钨-钴合金碳含量可进行较好的控制，粒度均匀性较好，且力学性能优异。
根据本发明的实施例，所述原料混合物包括：经过扁平化处理的钨粉、所述超细WC-Co粉、钴粉、炭黑以及石蜡。
根据本发明的实施例，在进行所述烧结处理之前，预先对所述原料混合物进行压制处理。
根据本发明的实施例，所述压制处理为单向压制，所述压制处理的压力为200-400MPa。
根据本发明的实施例，所述所述超细WC-Co粉的粒径为不大于800nm。
根据本发明的实施例，基于所述原料混合物的总质量，所述超细WC-Co粉的质量百分含量为5-20％。
根据本发明的实施例，所述烧结处理的温度为1410-1470℃，所述烧结处理的时间为0.5-2h，所述烧结处理的压力为1-3MPa。
根据本发明的实施例，所述扁平化处理是在球粒比为(8-15)：1，球磨转速为200-300r/min的条件下湿法球磨24-72h。
根据本发明的实施例，所述炭黑的添加量为所述板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.0-1.3倍。
根据本发明的实施例，所述原料混合物是将所述经过扁平化处理的钨粉、所述超细WC-Co粉、钴粉、炭黑以及石蜡在球粒比为(2-8)：1，球磨转速为80-120r/min的条件下湿法球磨为12-36h得到的。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种板状碳化钨-钴合金。根据本发明的实施例，该板状碳化钨-钴合金是通过前面所述的方法制备的。发明人发现，该板状碳化钨-钴合金粒度较为均匀，且力学性能优异。
附图说明
图1显示了本发明一个实施例的制备板状碳化钨-钴合金的方法的流程示意图。
图2显示了本发明制备的板状碳化钨-钴合金的WC晶粒形扫描电镜照片。
图3显示了传统方法制备的板状碳化钨-钴合金的WC晶粒形扫描电镜照片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备板状碳化钨-钴合金的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将原料混合物进行烧结处理，以便得到板状碳化钨-钴合金，其中，所述原料混合物中含有超细WC-Co粉，且在所述原料混合物中，至少有90％以上的超细WC-Co粉的粒径不大于800nm。发明人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，成本较低，易于产业化，且制备所得的板状碳化钨-钴合金碳含量可较好的控制，粒度较为均匀，且力学性能优异。
根据本发明的实施例，在所述原料混合物中至少含有90％以上的超细WC-Co粉的粒径不大于800nm，可以加快整个反应过程的进行，同时促进化学反应的溶解-析出过程，促进板状WC晶核的形成，利于板状碳化钨-钴合金的形成，提高板状碳化钨-钴合金粒度的均匀性，且整个制备过程工艺简单，成本较低，易于实现产业化。
在本发明的一些实施例中，所述超细WC-Co粉可以仅包括超细WC-Co粉，所述超细WC-Co粉的粒径不大于800nm，具体的，可以为100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm等。由此，成本较低。在本发明的又一些实施例中，所述超细WC-Co粉的加入可以缩短碳化时间并加快反应的进行，从而使碳含量的可控调节变为可能。同时，超细WC的加入可以促进板状WC晶核的形成，有利于提高板状碳化钨-钴合金粒度的均匀性，且整个制备过程工艺简单，成本较低，易于实现产业化。
根据本发明的实施例，基于所述原料混合物的总质量，所述超细WC-Co粉的质量百分含量可以为5-20％。在本发明的一些具体的实施例中，基于所述原料混合物的总质量，所述超细WC-Co粉的质量百分含量可以具体为5％、10％、15％、20％等。由此，可以减缓制备所述碳化钨-钴合金的反应时间，减少碳化量，促进反应的进行，从而有利于实现碳含量的精确控制；此外，所述超细WC-Co能转化为碳化钨晶核，促进碳化钨的棱面生长，诱导板状碳化钨晶粒的形成，且上述超细WC-Co粉的质量百分含量适中。较少的超细WC-Co粉末不能明显的改善粒度分布，且碳含量的控制仍有一定的困难；较多量的所述超细WC-Co粉将显著提高成本，且过多的超细WC-Co粉在反应过程中容易产生聚集现象，使在经过烧结处理后得到的碳化钨-钴合金的粒度均匀性受到一定的影响。
根据本发明的实施例，所述原料混合物中除含有前面所述的超细WC-Co粉以外，在本发明的另一些实施例中，所述原料混合物中还可以包括经过扁平化处理的钨粉、钴粉、炭黑以及石蜡。由此，材料来源广泛、易得，且成本较低，利于板状碳化钨-钴合金的工业化应用。在原料混合物中的各个组分进行反应时，超细WC-Co粉具有较快的固相扩散速度，能够迅速与钨粉，钴粉反应生成复式碳化物CoxWyCz，所述复式碳化物CoxWyCz与炭黑及石蜡反应生成碳化钨和钴，其基本反应方程式如下所示：
(1)zWC+(y-z)W+xCo＝CoxWyCz
(2)CoxWyCz+(y-z)C＝yWC+xCo
其中，x的取值范围为2-6。，y的取值范围为3-9，z的取值范围为1-4。
在上述(2)式中，形成的WC和Co具有较高的活性，使生成的WC迅速沿特定的晶面聚集长大形成板状碳化钨-钴合金，同时，生成的Co会沿着扁平化处理的钨粉逐步扩散，加快整个反应过程的进行，使得在该反应体系中能继续生成板状碳化钨-钴合金。
根据本发明的实施例，所述经过扁平化处理的钨粉的粒径可以为1-12微米。在本发明一些具体的实施例中，所述经过扁平化处理的钨粉的粒径可以为1微米、2微米、4微米、8微米、12微米等。由此，所述钨粉的粒径大小适中，既不会过小而使得在反应过程中钨粉彼此之间产生聚集，而导致制备所得的板状碳化钨-钴粉的均匀度变差；也不会过大而导致在反应过程中碳化路径过长，而致使粗颗粒的钨粉较难碳化完全，从而影响制备所得的板状碳化钨-钴合金中的碳含量及物相。
根据本发明的实施例，对所述钨粉进行扁平化处理的工艺步骤、条件、参数等可以是在球粒比为(8-15)：1，球磨转速为200-300r/min的条件下湿法球磨24-72h。在本发明一些具体的实施例中，所述球粒比可以为8：1、10：1、12：1、15：1等；所述球磨转速可以具体为200r/min、220r/min、240r/min、260r/min、280r/min、300r/min等；所述湿法球磨的时间可以为24h、36h、48h、72h等。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且球磨程度适中，既不会过低而导致钨粉的扁平化程度不够，从而导致在反应过程中的碳化钨的扁平化程度不够，使制备所得的板状碳化钨-钴合金形貌无法满足实际使用需求；也不会过高而导致在球磨过程中在所述钨粉中引入过多的氧，最终影响制备所得的板状碳化钨-钴合金中碳含量。
根据本发明的实施例，基于所述原料混合物的总质量，所述原料混合物中的所述经过扁平化处理的钨粉的百分含量可以为60％-95％。在本发明一些具体的实施例中，基于所述原料混合物的总质量，所述原料混合物中的所述经过扁平化处理的钨粉的百分含量可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％等。由此，可以利于生成板状碳化钨-钴合金。
根据本发明的实施例，所述钴粉的粒径可以为0.5-1.5微米。在本发明的一些具体的实施例中，所述钴粉的粒径可以为0.5微米、0.8微米、1.2微米、1.5微米等。由此，所述钴粉的粒度适中，既不会太小而导致粉末活性过高，影响碳含量及反应时的安全性降低，也不会太大而导致所述钴粉的活性过低，致使在烧结处理过程中反应进行得过于缓慢而影响制备所得的板状碳化钨-钴中的碳含量和晶体组织结构。
根据本发明的实施例，在形成的所述板状碳化钨-钴合金中，钴的含量可以为6-15％。在本发明一些具体的实施例中，板状碳化钨-钴合金中钴的含量可以为6％、9％、12％、15％等。由此，可以使得所述板状碳化钨-钴合金的粒度均匀性较高、力学性能较好。
根据本发明的实施例，所述炭黑的粒径可以为200-600纳米。在本发明的一些具体的实施例中，所述炭黑的粒径可以为200纳米、300纳米、400纳米、500纳米、600纳米等。由此，炭黑的粒径适中，既不会太细而导致在球磨过程中不易混合均匀，从而影响制备所得的板状碳化钨-钴合金中的碳含量；也不会太粗而活性太低，致使反应过程进行缓慢，影响制备所得的板状碳化钨-钴合金中的碳含量和组织结构。
根据本发明的实施例，所述炭黑的添加量可以为所述板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.0-1.3倍。在本发明的一些具体的实施例中，所述炭黑的添加量可以为所述板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.0倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍。由此，碳元素的含量适中，既不会过低而使得制备所得的板状碳化钨-钴合金中出现缺碳相而影响性能；也不会过高，而在制备所得的板状碳化钨-钴合金中残留游离碳从而导致其性能较差。
根据本发明的实施例，在所述原料混合物中，所述石蜡的质量百分含量为1.6-2.0％。在本发明一些具体的实施例中，所述石蜡的质量百分含量可以为1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％。由此，石蜡的添加量适中，其可以促进在所述原料混合物的压制过程中的成型；上述石蜡的添加量既不会过少而导致原料混合物在进行压制处理时的效果不好，而不利于所述原料混合物的成型；也不会太多导致在后续烧结处理过程中致使制备所得的板状碳化钨-钴合金产生空洞，从而恶化其性能。
根据本发明的实施例，所述原料混合物可以是将原料混合物中的各个组分，如超细WC-Co粉等，经过混合、球磨后得到的。在本发明的一些实施例中，所述原料混合物是将所述经过扁平化处理的钨粉、所述超细WC-Co粉、钴粉、炭黑以及石蜡在球粒比为(2-8)：1，球磨转速为80-120r/min的条件下湿法球磨12-36h得到的。在本发明一些具体的实施例中，所述球粒比可以为2：1、4：1、6：1、8：1等；所述球磨转速可以具体为80r/min、90r/min、100r/min、110r/min、120r/min等；所述湿法球磨的时间可以为12h、24h、36h等。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且所述原料混合物的球磨程度适中，既可以使得原料混合物中的各个组分混合均匀，从而使得制备所得的板状碳化钨-钴合金的结构均匀性好；也不至于浪费人力物力、提高成本，不利于工业化生产。
根据本发明的实施例，所述烧结处理的温度可以为1410-1470℃，所述烧结处理的时间可以为0.5-2h，所述烧结处理的压力可以为1-3MPa。在本发明一些具体的实施例中，所述烧结处理的温度可以具体为1410℃、1420℃、1430℃、1440℃、1450℃、1460℃、1470℃等；所述烧结处理的时间可以具体为0.5h、1.0h、1.5h、2h等；所述烧结处理的压力可以具体为1MPa、2MPa、3MPa等。由此，所述烧结处理的温度适中，时间合适，既可以使得所述反应进行较为完全，制备所得的板状碳化钨-钴合金中的碳含量及物相组成较为合适；也不会由于烧结处理的温度过高、时间过长，出现过烧现象，使制备所得的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀性变差。另外，烧结处理的压力也适中，烧结压力过小，会不利于制备所得的板状碳化钨-钴合金致密化；烧结压力过大，则会对进行烧结处理的设备要求过高，且通气量显著增加，成本大幅增加，不利于工业化生产。
在本发明的另一些实施例中，参照图1，在进行所述烧结处理(S200)之前，预先对所述原料混合物进行压制处理(S100)，该方法包括以下步骤：
S100：对原料混合物进行压制处理。
根据本发明的实施例，所述压制处理可以为单向压制(需要说明的是，此处的单向压制是指在压制处理的过程中，原料混合物一侧与压模模腔的侧壁之间有相对运动，另一侧与压模模腔的侧壁之间无相对运动的压制方法)，所述压制处理的压力可以为200-400MPa。在本发明的一些实施例中，所述压制处理的压力可以具体为200MPa、250MPa、280MPa、300MPa、350MPa、400MPa等。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，对所述原料混合物进行压制处理的主要目的是使原料混合物之间紧密接触并呈特定的形状，从而在烧结处理的过程中原料混合物之间能够通过液相烧结而致密化并保持呈特定的形状；单向压制可以使得压制成本低，工艺操作简单，适于大规模工业化生产；另外，压制处理的压力适中，既可以确保原料混合物在进行压制处理后紧密接触，利于所述原料混合物的致密化；所述压制处理的压力也不会过高而对设备的损耗较高，且使得经过压制处理的原料混合物产生明显的弹性，容易发生分层等缺陷。
S200：将原料混合物进行烧结处理，以便得到板状碳化钨-钴合金。
根据本发明的实施例，所述原料混合物中的各组分、含量，以及所述烧结处理的工艺条件、步骤、参数等均与前面所述相同，在此不再过多赘述。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种板状碳化钨-钴合金。根据本发明的实施例，该板状碳化钨-钴合金是通过前面所述的方法制备的。发明人发现，该板状碳化钨-钴合金粒度较为均匀，且力学性能优异。
根据本发明的实施例，所述板状碳化钨-钴合金的粒度均匀性较好，所得合金的碳含量处于两相区内，所述板状碳化钨-钴合金的相对密度、维氏硬度、横向断裂强度，以及磁饱和量等力学性能较为优异。
下面详细描述本发明的实施例。
实施例1
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的质量百分含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为5％，粒径为0.4μm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3um，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.05倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为24h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为300MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1430℃，烧结时间为40min，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金(扫描电镜照片参照图2)。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度为95.97％、维氏硬度为1430.1Kg/mm2、横向断裂强度2452.8MPa，XRD计算得到的WC晶粒的轴面和棱面的比值为0.7250。
实施例2
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的质量百分含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为10％，粒径为0.4μm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3μm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.05倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为24h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为300MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1430℃，烧结时间为40min，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度为96.61％、维氏硬度为1465.9Kg/mm2、横向断裂强度2586.3MPa，XRD计算得到的WC晶粒的轴面和棱面的比值为0.9180。
实施例3
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为20％，粒径为0.4μm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3μm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.05倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为18h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为300MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1430℃，烧结时间为40min，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度为97.79％、维氏硬度为1515.3Kg/mm2、横向断裂强度2378.2MPa，XRD计算得到的WC晶粒的轴面和棱面的比值为0.5790。
实施例4
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为10％，粒径为0.4μm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3μm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.0倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度为96.39％、维氏硬度为1505.8Kg/mm2、横向断裂强度2258.2MPa，XRD计算得到的WC晶粒的轴面和棱面的比值为0.5914。
实施例5
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为10％，粒径为0.4μm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3μm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.05倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度为96.886％、维氏硬度为1556.5Kg/mm2、横向断裂强度2602.6MPa，XRD计算得到的WC晶粒的轴面和棱面的比值为0.8441。
实施例6
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为10％，粒径为0.4μm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3μm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.1倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度为96.314％、维氏硬度为1542.3Kg/mm2、横向断裂强度2426.2MPa，XRD计算得到的WC晶粒的轴面和棱面的比值为0.9675。
实施例7
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为10％，粒径为0.4μm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3μm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.2倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度为95.906％、维氏硬度为1502.5Kg/mm2、横向断裂强度2367.5MPa，XRD计算得到的WC晶粒的轴面和棱面的比值为0.855。
实施例8
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为50％，粒径为400nm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.15倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度较差，合金的维氏硬度、横向断裂强度均较低。
实施例9
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为20％，粒径为400nm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.15倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为50MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度较差，合金的维氏硬度、横向断裂强度均较低。
实施例10
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为20％，粒径为400nm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.15倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度较差，合金的维氏硬度、横向断裂强度均较低。
实施例11
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为20％，粒径为400nm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.15倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为0.2h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度较差，合金的维氏硬度、横向断裂强度均较低。
实施例12
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为20％，粒径为400nm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.15倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为0.1MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度较差，合金的维氏硬度、横向断裂强度均较低。
实施例13
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为20％，粒径为400nm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的0.8倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为:100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度较差，合金的维氏硬度、横向断裂强度均较低。
实施例14
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，超细WC-Co粉的质量百分含量为20％，粒径为400nm；钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.4倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度较差，合金的维氏硬度、横向断裂强度均较低。
对比例1
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径0.3μm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.05倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为24h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为300MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1430℃，烧结时间为40min，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金(扫描电镜照片参照图3)。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度、维氏硬度、横向断裂强度，以及磁饱和量等力学性能无法满足使用要求。
对比例2
制备板状碳化钨-钴合金的方法
将100g粒径为5μm的钨粉加入球磨罐中进行扁平化处理，采用湿法球磨，以酒精为球磨介质，球粒比为10：1，球磨转速为250r/min，球磨时间为36h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间8h。
按照形成的板状碳化钨-钴合金中钴的含量为10％的化学计量比将经过扁平化处理的钨粉、WC粉(粒径为2微米)、钴粉、炭黑和石蜡，加入球磨罐中进行混合。其中，钴粉的粒径为0.85μm，炭黑的粒径300nm，炭黑的添加量为形成的板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.15倍；石蜡的质量百分含量为1.8％。采用湿磨工艺，在以酒精为球磨介质，球粒比为5：1，球磨转速为100转/分钟的条件下进行球磨，时间为30h。球磨结束后采用真空干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为6h，得到原料混合物。
将原料混合物进行压制处理和烧结处理，压制处理采用单向压制，压力为200MPa；烧结处理采用低压烧结，烧结温度为1410℃，烧结时间为1h，烧结压力为2MPa，得到板状碳化钨-钴合金。
测量本实施例的板状碳化钨-钴合金的粒度均匀度为很差。
测试得到的板状碳化钨-钴合金的相对密度、维氏硬度、横向断裂强度，以及磁饱和量等力学性能无法满足使用要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种制备板状碳化钨-钴合金的方法，其特征在于，包括：
对原料混合物进行压制处理，其中，所述原料混合物是将经过扁平化处理的钨粉、超细WC-Co粉、钴粉、炭黑以及石蜡在球粒比为(2-8)：1，球磨转速为80-120r/min的条件下湿法球磨12-36h得到的，且基于所述原料混合物的总质量，所述超细WC-Co粉的质量百分含量为5-20％，在所述原料混合物中，至少有90％以上的所述超细WC-Co粉的粒径不大于800nm，所述炭黑的添加量为所述板状碳化钨-钴合金中的碳元素含量的1.0-1.3倍；
将经过所述压制处理的所述原料混合物进行烧结处理，以便得到板状碳化钨-钴合金，其中，所述烧结处理的温度为1410-1470℃，所述烧结处理的时间为0.5-2h，所述烧结处理的压力为1-3MPa。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压制处理为单向压制，所述压制处理的压力为200-400MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超细WC-Co粉的粒径不大于800nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扁平化处理是在球粒比为(8-15)：1，球磨转速为200-300r/min的条件下湿法球磨24-72h。
5.一种板状碳化钨-钴合金，其特征在于，是通过权利要求1-4中任一项所述的方法制备的。
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