CN1487110A - 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)
  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
Figure A0312479400071

Claims (3)

1、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,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(20~30)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。
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(1.0~1.5)μm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(0.3~0.6)wt%的TaC。
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