CN1302883C - 纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法 - Google Patents

纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法 Download PDF

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Abstract

一种纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法及设备,采用偏钨酸铵,氧化钴或草酸钴,偏钒酸铵,重铬酸铵和高纯炭黑,加适量去离子水进行球磨混合,然后将呈膏状的混合料在普通电热烘箱中干燥脱水成块状物,再将这种块状物破碎成0.5~1.0mm左右的颗粒,在H2或N2+3H2混合气流中还原碳化成纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末。与现有技术相比,本发明的突出优点是制造成本低,合金粉末中的碳化物晶粒尺寸小于100nm,可应用于制造超细晶粒硬质合金产品,用热喷涂方法可制造纳米晶粒硬质合金涂层材料。

Description

纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法
                    一、技术领域
本发明涉及一种碳化钨合金粉末,特别涉及一种纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法。
                    二、背景技术
WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末广泛应用于制造硬质合金刀具、模具、热喷涂表面强化工程。美国专利曾提供一种纳米WC-Co合金粉末的制造方法(P.RStrutt、B.H.Kear,US Patent No.6227448、No.6025034,WO91/07244、WO93/03962),该方法是用偏钨酸H2WO4或钨酸氨胺(NH4)6(HW12O40)4H2O和钴盐CoCl2或Co(CH3COO)2制备成混合水溶液,采用雾化干燥方法制备成W和Co的复合盐,经高温煅烧分解成为W和Co的复合氧化物,在流化床中用CO/CO2混合气体在700~850℃温度下将W、Co氧化物粉末碳化为纳米WC-Co复合粉末,粉末内晶粒小于100nm,采用雾化干燥和流化床工艺实现喷雾—转化工艺工业化。
美国专利曾提供一种纳米WC-Co复合粉末的制造方法(韩国机械与材料研究院,US Patent No.5882376),该方法采用偏钨酸铵与硝酸钴水溶液,经旋转喷雾干燥将所得复合W。Co复合盐在750℃空气中煅烧后进行球磨,然后在箱式电炉中先通入H2气体进行还原得到W-Co复合粉末,然后通入CO气体使W碳化,最后得到WC-Co复合粉末,WC晶粒小于100nm。
中国专利曾提供一种纳米碳化钨—钴—碳化钛—碳化钒硬质合金的制造方法及设备(ZL98110950.0,CN1082553C,公开日2000.01.19),该方法采用纳米WO3、Co2O3、TiO2、V2O5粉末混合料在石英管中通入H2气还原,然后再通入高纯乙炔C2H2气体制取WC-Co-TiC-VC合金粉,其中碳化物晶粒尺寸小于100nm,特别提及粉末中含有碳纳米管。
                        三、发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法及设备,它易于实现低成本工业化连续规模生产,合金粉末中的碳化物晶粒尺寸小于100nm,可应用于制造超细晶粒硬质合金产品,用热喷涂方法可制造纳米晶粒硬质合金涂层材料。
为达到上述目的,本发明采取的解决方案是:一种纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法,包括混合料制备,氢还原反应,碳化反应,其特征在于采用以下工艺步骤:
a)按设定的纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末的组份,该合金粉末中WC、Co、VC、Cr3C2含量的重量百分比分别为50~94、4~45、0.1~10、0.1~10,取相应W含量的偏钨酸铵、Co含量的氧化钴或草酸钴、V含量的偏钒酸铵、Cr含量的重铬酸铵、C含量的炭黑,加入适量去离子水进行混合,采用球磨混合方法,将上述物料混合呈膏状物;
b)将上述膏状混合物在100~150℃温度下干燥脱除水份,并破碎呈颗粒状粉体,颗粒尺寸0.5~1.0mm;
c)将上述混合料粉体松散地装入料舟内,按照反应管式电炉的炉管长度计算的保温时间间隔依次将料舟推入反应管式电炉;
d)反应管式电炉内通入氢气或氨分解气,气体流动方向与料舟移动方向相反,热处理温度为800~950℃,还原碳化反应时间为1~3小时,获得纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末。
该种纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法,采用偏钨酸铵,氧化钴或草酸钴,偏钒酸铵,重铬酸铵和高纯炭黑,加适量去离子水进行球磨混合,然后将呈膏状的混合料可在普通电热烘箱中干燥脱水成块状物,再将这种块状物破碎成0.5~1.0mm左右的颗粒,在H2或N2+3H2混合气流中直接还原碳化成WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末,晶粒尺寸小于100nm,碳含量符合相应组份要求的平衡化合碳含量。
一种制造纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末的专用设备,该设备由支架、作为反应管式电炉的耐热钢炉管、作为料舟的耐热钢舟皿、电加热器、热电偶及温度控制器、推舟机构构成,耐热钢炉管两端塞以炉管封头,支架中部设置电加热器、前部设置推舟机构,耐热钢炉管布置在电加热器中,耐热钢舟皿置于耐热钢炉管内,热电偶布置在耐热钢炉管外侧,且与温度控制器连接,耐热钢炉管后端部接进气管道、前端部接排气管道。
连续移动耐热钢舟皿(料舟),用料舟移动速度和耐热钢炉管(反应管式电炉)加热区长度控制还原碳化时间(1~3小时),混合氧化物的还原和碳化一步完成。控制混合料颗粒尺寸(0.5~1.0mm)使料舟中物料透气性可以保证料舟中物料的还原碳化反应速度基本相同,从而使合金粉末的化学成分,晶粒尺寸均符合技术要求。
本发明提供的方法和设备,易于实现低成本工业化连续规模生产。合金粉末中的碳化物晶粒尺寸小于100nm,可应用于制造超细晶粒硬质合金产品,用热喷涂方法可制造纳米晶粒硬质合金涂层材料。
同现有技术比较,本发明具有如下优点:
1、本发明采用普通球磨方法使各种原料混合均匀,可采用电热烘箱干燥,利用碳黑进行碳化,减少了设备投资和工业流程。
2、本发明采用氧化钴或草酸钴作原料,不产生污染环境的有害气体,而硝酸钴和氯化钴均会释放污染环境的NxOy和ClO3气体,醋酸钴成本较高。
3、本发明采用固态炭黑作碳化剂碳化。由于碳黑比CO气体或乙炔C2H2气体便宜,且易于控制添加量,使制造成本降低。
                      四、附图说明
图1为制造纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末的专用设备结构示意图。
图中:1、耐热钢炉管,2、耐热钢舟皿,3、电加热器,4、热电偶,5、推舟机构,6、炉管封头,7、排气管道,8、进气管道,9、支架,10、温度控制器。
                    五、具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明再作描述。
实施例一:
参见图1,一种WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法,包括混合料制备,氢还原反应,碳化反应,采用以下工艺步骤:
a)按设定的纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末的组份,该合金粉末中WC、Co、VC、Cr3C2含量的重量百分比分别为92、7.5、0.15、0.35,取相应W含量的偏钨酸铵、Co含量的氧化钴、V含量的偏钒酸铵、Cr含量的重铬酸铵、C含量的炭黑、适量去离子水,放入球磨机内混合,球料比2∶1,混合时间12小时,混合料呈膏状物;
b)将上述膏状混合物放在电热烘箱内,150℃温度下干燥脱除水份,混合料呈疏松块状,破碎成0.5~1.0mm颗粒;
c)将上述混合料粉体松散地装入耐热钢舟皿2内,按照耐热钢炉管1长度确定推舟速度,使耐热钢舟皿2的保温时间为3小时,3小时间隔依次将耐热钢舟皿2用推舟机构5推入耐热钢炉管1内;
d)耐热钢炉管1通入氨分解气(N2+3H2),气体流动方向与耐热钢舟皿2移动方向相反,热处理温度为800℃,还原碳化反应时间为3小时,获得纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末,耐热钢舟皿2在耐热钢炉管1气体进口端经过冷却后卸出,封装取样作化学分析、晶粒度检测等,晶粒尺寸小于100nm。
参见图1,上述制造纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末的专用设备,由支架9、作为反应管式电炉的耐热钢炉管1、作为料舟的耐热钢舟皿2、电加热器3、热电偶4及温度控制器10、推舟机构5构成,耐热钢炉管1两端塞以炉管封头6,支架9中部设置电加热器3、前部设置推舟机构5,耐热钢炉管1布置在电加热器3中,耐热钢舟皿2置于耐热钢炉管1内,热电偶4布置在耐热钢炉管1外侧,且与温度控制器10连接,耐热钢炉管1后端部接进气管道8、前端部接排气管道7。镍合金舟皿也可作为料舟。
实施例二:
参见图1:一种WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法,包括混合料制备,氢还原反应,碳化反应,采用以下工艺步骤:
a)按设定的纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末的组份,该合金粉末中WC、Co、VC、Cr3C2含量的重量百分比分别为50、45、2.5、2.5,取相应W含量的偏钨酸铵、Co含量的草酸钴、V含量的偏钒酸铵、Cr含量的重铬酸铵、C含量的炭黑、适量去离子水,放入球磨机内混合,球料比2∶1,混合时间12小时,混合料呈膏状物;
b)将上述膏状混合物放在电热烘箱内,100℃温度下干燥脱除水份,混合料呈疏松块状,破碎成0.5~1.0mm颗粒;
c)将上述混合料粉体松散地装入耐热钢舟皿2内,按照耐热钢炉管1长度确定推舟速度,使耐热钢舟皿2的保温时间为1小时,1小时间隔依次将耐热钢舟皿2用推舟机构5推入耐热钢炉管1内;
d)耐热钢炉管1通入氢气(H2),气体流动方向与耐热钢舟皿2移动方向相反,热处理温度为950℃,还原碳化反应时间为1小时,获得纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末,耐热钢舟皿2在耐热钢炉管1气体进口端经过冷却后卸出,封装取样作化学分析、晶粒度检测等,晶粒尺寸小于100nm。

Claims (2)

1、一种纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法,包括混合料制备,氢还原反应,碳化反应,其特征在于采用以下工艺步骤:
a)按设定的纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末的组份,该合金粉末中WC、Co、VC、Cr3C2含量的重量百分比分别为50~94、4~45、0.1~10、0.1~10,取相应W含量的偏钨酸铵、Co含量的氧化钴或草酸钴、V含量的偏钒酸铵、Cr含量的重铬酸铵、C含量的炭黑,加入适量去离子水进行混合,采用球磨混合方法,将上述物料混合呈膏状物;
b)将上述膏状混合物在100~150℃温度下干燥脱除水份,并破碎呈颗粒状粉体,颗粒尺寸0.5~1.0mm;
c)将上述混合料粉体松散地装入料舟内,按照反应管式电炉的炉管长度计算的保温时间间隔依次将料舟推入反应管式电炉;
d)反应管式电炉内通入氢气或氨分解气,气体流动方向与料舟移动方向相反,热处理温度为800~950℃,还原碳化反应时间为1~3小时,获得纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末。
2、根据权利要求1所述的一种纳米晶粒WC-Co-VC-Cr3C2合金粉末制造方法,其特征在于:球磨混合球料比2∶1,混合时间12小时。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102049525B (zh) * 2009-10-29 2012-08-29 北京有色金属研究总院 一种含过渡金属元素的纳米球形钴合金粉的制备方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102162044B (zh) * 2011-03-29 2012-12-26 中南大学 一种碳化钨/钴系多孔材料的制备方法
CN102814503B (zh) * 2011-06-09 2014-04-23 中国科学院合肥物质科学研究院 纳米氧化钇颗粒弥散强化铁素体合金钢粉末的制备方法
CN102350506A (zh) * 2011-10-31 2012-02-15 西南石油大学 纳米结构WC-Co复合粉末制备方法
CN102839313B (zh) * 2012-08-14 2014-06-18 四川理工学院 纳米Cr3C2-WC-N复合粉末及其制备方法
CN103627942A (zh) * 2013-03-20 2014-03-12 厦门钨业股份有限公司 一种高性能WC-Co纳米晶硬质合金的制备方法
CN111344255B (zh) * 2017-11-14 2023-05-02 联合材料公司 包含碳化钨的粉末
CN108080647B (zh) * 2017-12-06 2021-05-11 崇义章源钨业股份有限公司 纳米/超细WC-Co复合粉末及其制备方法
CN108526477B (zh) * 2018-05-03 2021-11-23 南京寒锐钴业股份有限公司 一种WC-Co硬质合金混合料的制备方法
CN109500386A (zh) * 2018-12-17 2019-03-22 石家庄铁道大学 异质核壳结构复合粉末及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0710517A (ja) * 1992-05-27 1995-01-13 Mitsubishi Materials Corp 炭化タングステン基超硬合金製造用微細複合炭化物粉末の製造法
US6254658B1 (en) * 1999-02-24 2001-07-03 Mitsubishi Materials Corporation Cemented carbide cutting tool
US6293989B1 (en) * 1999-07-21 2001-09-25 Korea Institute Of Machinery And Materials Method of producing nanophase WC/TiC/Co composite powder
CN1321558A (zh) * 2000-04-30 2001-11-14 北京科技大学 管式炉直接还原碳化制备超细碳化物粉的工艺
JP2004230481A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 Kyocera Corp プリント基板加工用ドリル

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0710517A (ja) * 1992-05-27 1995-01-13 Mitsubishi Materials Corp 炭化タングステン基超硬合金製造用微細複合炭化物粉末の製造法
US6254658B1 (en) * 1999-02-24 2001-07-03 Mitsubishi Materials Corporation Cemented carbide cutting tool
US6293989B1 (en) * 1999-07-21 2001-09-25 Korea Institute Of Machinery And Materials Method of producing nanophase WC/TiC/Co composite powder
CN1321558A (zh) * 2000-04-30 2001-11-14 北京科技大学 管式炉直接还原碳化制备超细碳化物粉的工艺
JP2004230481A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 Kyocera Corp プリント基板加工用ドリル

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102049525B (zh) * 2009-10-29 2012-08-29 北京有色金属研究总院 一种含过渡金属元素的纳米球形钴合金粉的制备方法

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