CN1236091C - 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(4～6)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
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，在凿岩领域应用的一类硬质合金是钴含量为(4～6)wt％的中粗晶粒钨钴合金。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(4～13)μm，Co含量范围控制在(4～6)wt％，这样生产出的合金，其硬度值为一般为(89.0～91.0)HRA，强度值一般为(1600～2400)MPa，冲击韧性值一般为(2.5～3.5)J/cm2。该类合金的耐磨性极好，但韧性太低，因此，该合金的使用范围受到限制，一般适用于f＝8级以下的煤矿等岩层。
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(4～6)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(89.0～90.5)HRA，强度值为(1800～2600)MPa，冲击韧性值为(3.0～4.0)J/cm2。由于该合金同时具有低钴合金的高耐磨性和较高的韧性，故其应用范围得到拓展，可用于f＝10级以下的岩层。
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％左右，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6.0wt％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2.0μm。
实施例2：将粗细两种WC粉与5.0wt％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1.2μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为70∶30，Co粉粒度为1.0μm。
实施例3：将粗细两种WC粉与4.0wt％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1.8μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉之重量比为70∶30，Co粉粒度为1.5μm。
实施例4：将粗细两种WC粉、6.0wt％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6.0wt％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、5.0wt％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、4.0wt％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 | 6.0 | 余量 | 24.0 | 1.4 | 2.0 | 0 | 70∶30 |
| 2 | 5.0 | 余量 | 28.4 | 1.2 | 1.0 | 0 | 70∶30 |
| 3 | 4.0 | 余量 | 20 | 1.8 | 1.5 | 0 | 70∶30 |
| 4 | 6.0 | 余量 | 30 | 1.4 | 2.6 | 0.3 | 60∶40 |
| 5 | 6.0 | 余量 | 24.0 | 1.4 | 3.0 | 0 | 80∶20 |
| 6 | 5.0 | 余量 | 24.0 | 1.4 | 3.0 | 0.5 | 70∶30 |
| 7 | 4.0 | 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4～6wt％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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