CN1234894C - 钨钴硬质合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钨钴硬质合金的制备方法，包括将WC粉与(9～10)wt%的Co粉经配料、湿磨、干燥、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂、烧结等步骤，配料时选用粗细两种颗粒的WC粉，其中粗颗粒WC粉的粒度为(20～30)μm，细颗粒WC粉的粒度为(1.2～1.8)μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为60∶40～80∶20。采用本发明方法可有效地协调硬质合金耐磨性和韧性，提高合金的综合性能，扩大矿用合金的应用范围。

Description

钨钴硬质合金的制备方法
一、技术领域
本发明涉及一种钨钴硬质合金的制备方法，特别是矿用钨钴硬质合金的制备方法。
二、背景技术
目前，在凿岩领域应用最多的硬质合金是钴含量为(9～10)％的粗晶粒钨钴合金。该类合金的制备方法一般包括将WC粉与Co粉经配料、湿磨、干燥、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂、烧结等步骤，其中WC粉的粒度范围在(20～30)μm，Co含量范围控制在(9～10)wt％，这样生产出的合金，其硬度值为(86.5～87.5)HRA，强度值一般为(2300～3000)MPa以上，冲击韧性值一般为(4.0～5.0)J/cm2。但该类合金的耐磨性和韧性通常是一对矛盾：随着Co含量的增加，韧性得到加强，而耐磨性则越来越低，二者不能兼顾。因此，该合金的使用范围受到限制，一般适用于f＝13～16级的岩层。随着科学技术的不断发展，尽管找到了解决这一矛盾的一些途径，如：合金的后续热处理、低压烧结、梯度合金、超细合金等等，但这些方法不是工艺复杂就是成本太高，制约着其在矿用合金上的大批应用。
三、发明内容
本发明旨在提供一种钨钴合金的制备方法，有效地协调其耐磨性和韧性，提高合金的综合性能，扩大矿用合金的应用范围，为凿岩领域提供质优价廉的合金。
为了达到此目的，本发明的技术方案包括将WC粉与(9～10)wt％的Co粉经配料、湿磨、干燥、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂、烧结等步骤，配料时选用粗细两种颗粒的WC粉，其中粗颗粒WC粉的粒度为(20～30)μm，细颗粒WC粉的粒度为(1.2～1.8)μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为60∶40～80∶20。
由于采用了WC晶粒非均匀结构，合金组织得到改善：WC晶粒邻接度减少，Co相分布更均匀，孔隙度降低，裂纹源大大减少。使得该合金的耐磨性和韧性都优于同钴的粗晶粒合金，该合金的硬度值为(87.0～88.0)HRA，强度值为(2500～3200)MPa以上，冲击韧性值为(5.0～6.5)J/cm2以上。由于该合金同时具有低钴合金的高耐磨性和高钴合金的高韧性，故其对坚硬岩层尤为适用，如可用于f＝18级的岩层。
作为本发明的进一步改进，采用细钴粉(1.0～1.5)μm比用普通钴粉(2～3)μm的性能更佳，其韧性能提高5～10％，而添加(0.3～0.6)wt％的TaC后，其硬度(HRA)提高0.2～0.3，即其耐磨性也会得到增强。
四、具体实施方式
实施例1：将粗细两种WC粉与9.5wt％的Co粉按一定要求配料，湿磨20～23小时后卸料，沉淀5～8小时，经干燥振筛、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂和在1450℃保温50分钟烧结等步骤制成硬质合金。其中，在配料时粗颗粒WC粉的粒度为24.0μm，细颗粒WC粉的粒度为1.4μm，粗颗粒WC粉与细颗粒Co粉之重量比为70∶30，Co粉粒度为2.0μm。
实施例2：将粗细两种WC粉与10.0wt％的Co粉按一定要求配料，湿磨20～23小时后卸料，沉淀5～8小时，经干燥振筛、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂和在1450℃保温50分钟烧结等步骤制成硬质合金。其中，在配料时粗颗粒WC粉的粒度为28.4μm，细颗粒WC粉的粒度为1.8μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为70∶30，Co粉粒度为1.0μm。
实施例3：将粗细两种WC粉与9.0wt％的Co粉按一定要求配料，湿磨20～23小时后卸料，沉淀5～8小时，经干燥振筛、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂和在1450℃保温50分钟烧结等步骤制成硬质合金。其中，在配料时粗颗粒WC粉的粒度为20.0μm，细颗粒WC粉的粒度为1.2μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为70∶30，Co粉粒度为1.5μm。
实施例4：将粗细两种WC粉、9.5wt％的Co粉以及0.3wt％的TaC按一定要求配料，湿磨20～23小时后卸料，沉淀5～8小时，经干燥振筛、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂和在1450℃保温50分钟烧结等步骤制成硬质合金。其中，在配料时粗颗粒WC粉的粒度为30.0μm，细颗粒WC粉的粒度为1.4μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为60∶40，Co粉粒度为2.6μm。
实施例5：将粗细两种WC粉与9.5wt％的Co粉按一定要求配料，湿磨20～23小时后卸料，沉淀5～8小时，经干燥振筛、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂和在1450℃保温50分钟烧结等步骤制成硬质合金。其中，在配料时粗颗粒WC粉的粒度为24.0μm，细颗粒WC粉的粒度为1.4μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为80∶20，Co粉粒度为3.0μm。
实施例6：将粗细两种WC粉、9.5wt％的Co粉以及0.5wt％的TaC按一定要求配料，湿磨20～23小时后卸料，沉淀5～8小时，经干燥振筛、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂和在1450℃保温50分钟烧结等步骤制成硬质合金。其中，在配料时粗颗粒WC粉的粒度为24.0μm，细颗粒WC粉的粒度为1.4μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为70∶30，Co粉粒度为3.0μm。
实施例7：将粗细两种WC粉、9.5wt％的Co粉以及0.6wt％的TaC按一定要求配料，湿磨20～23小时后卸料，沉淀5～8小时，经干燥振筛、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂和在1450℃保温50分钟烧结等步骤制成硬质合金。其中，在配料时粗颗粒WC粉的粒度为24.0μm，细颗粒WC粉的粒度为1.4μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为70∶30，Co粉粒度为1.34μm。
表1列出了实施例1至7中配料时粉末的粒度及具体配比，表2提供了采用实施例1至7的方法制备的硬质合金的硬度、强度和冲击韧性值。
                                            表1
  编号   CoWt％   WCWt％   WC粒度(μm)   Co粉粒度(μm)   TaCWt％   WC粗细比例(重量比)
粗 细
  1   9.5   余量   24.0   1.4   2.0   0   70∶30
  2   10.0   余量   28.4   1.8   1.0   0   70∶30
  3   9.0   余量   20   1.2   1.5   0   70∶30
  4   9.5   余量   30   1.4   2.6   0.3   60∶40
  5   9.5   余量   24.0   1.4   3.0   0   80∶20
  6   9.5   余量   24.0   1.4   3.0   0.5   70∶30
  7   9.5   余量   24.0   1.4   1.34   0.6   70∶30
                                          表2

Claims (3)

1、一种钨钴硬质合金的制备方法，包括将WC粉与9～10wt％的Co粉经配料、湿磨、干燥、掺成形剂制粒、压制成形、脱成型剂、烧结步骤，其特征在于：配料时选用粗细两种颗粒的WC粉，其中粗颗粒WC粉的粒度为20～30μm，细颗粒WC粉的粒度为1.2～1.8μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为60∶40～80∶20。
2、根据权利要求1所述的钨钴硬质合金的制备方法，其特征在于：配料时选用1.0～1.5μm的Co粉。
3、根据权利要求1或者2所述的钨钴硬质合金的制备方法，其特征在于：配料时添加0.3～0.6wt％的TaC。
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