專利名稱：納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，尤其涉及一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國是硬質(zhì)合金生產(chǎn)大國，卻不是硬質(zhì)合金生產(chǎn)強(qiáng)國，鎢是生產(chǎn)硬質(zhì)合金的重要原料之一，我國的鎢礦和稀土礦資源都非常豐富，其礦儲(chǔ)備均名列世界第一，充分利用我國的礦資源優(yōu)勢(shì)，開發(fā)高、精、尖的深加工硬質(zhì)合金產(chǎn)品，對(duì)提高我國硬質(zhì)合金生產(chǎn)工業(yè)水平意義重大。由于生產(chǎn)技術(shù)水平落后，與發(fā)達(dá)國家水平相比，我國的硬質(zhì)合金產(chǎn)品質(zhì)量差距較大，大部分產(chǎn)品性能偏低，使用壽命較短，平均售價(jià)約低1-2倍，仍屬于低技術(shù)含量和低附加值的初級(jí)產(chǎn)品。硬質(zhì)合金粉末的制備采用普通球磨方法，該方法僅起到混料作用，所制得的粉末晶粒度為1μm以上，用該粉末制得的硬質(zhì)合金產(chǎn)品，其不足之處是合金晶粒直徑較粗，一般大于2μm，力學(xué)性能偏低，硬度約為90HRA，抗彎強(qiáng)度約為2500MPa。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種晶粒細(xì)小、工藝簡(jiǎn)單的納米摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末及其制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，其特征在于，所述硬質(zhì)合金粉末包括以下組分及重量百分比含量的原料WC 80％-96％，Co 3％-18％，Y2O30.5％-2.0％；所述的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的晶粒直徑為5-10nm。
所述納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，還包括以下組分及重量百分比含量的原料WC 50％-90％，Co 3％-20％，Y2O30.5％-2.0％，(TiC+TaC+NbC)5％-30％，VC 0.5-1.5，Cr3C20.5％-2％；所述的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的晶粒直徑為5-10nm。
所述納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，還包括以下組分及重量百分比含量的原料WC 50％-90％，Co 3％-20％，Y2O30.5％-2.0％，(Ti，Ta)C5％-30％；所述的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的晶粒直徑為5-10nm。
上述納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下順序的工藝步驟1、配料，按權(quán)利要求1、2和3其中之一的組分及重量百分比含量進(jìn)行配料；研磨分散劑和助劑的重量含量分別為原料總量的0.5％-2％和5％-15％；2、加球，將配制好的微粉加入高能球磨罐內(nèi)，按照料∶球＝1∶10-30的重量比例加入硬質(zhì)合金磨球，磨球直徑為φ3-φ30mm；3、抽真空，將球磨罐抽真空，然后通入氬氣保護(hù)；4、球磨，將充滿氬氣的球料罐密封嚴(yán)實(shí)后，開始進(jìn)行高能球磨，設(shè)備為行星式高能球磨機(jī)，球磨罐轉(zhuǎn)速為200-500轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為40-80小時(shí)，得到晶粒直徑為5-10nm摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末。
所述的配料工藝中WC粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.5-5μm，Co粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.5-3μm，Y2O3粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.1-2μm。
所述的配料工藝中研磨分散劑和助劑分別為十八酸和石蠟，研磨分散劑和助劑的重量含量分別為原料總量的0.5％-2％和5％-15％。
所述的抽真空工藝中將球料罐抽真空至10-2-10-3Pa，通入氬氣保護(hù)的氬氣壓力為102-103Pa。
在本發(fā)明所述的納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末所采用的原料當(dāng)中，TiC+TaC+NbC以及(Ti，Ta)C都是具有一定固定比例的復(fù)式碳化物。
本發(fā)明采用高能球磨工藝，在硬質(zhì)合金粉末中摻入適量的Y2O3粉末，制得硬質(zhì)合金Y2O3復(fù)合粉末，其粉末晶粒直徑約為5-10nm。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，所制備的納米晶硬質(zhì)合金中含有微量的Y2O3粉末，Y2O3粉末對(duì)于硬質(zhì)合金具有彌散合金強(qiáng)化和凈化晶界雜質(zhì)作用，并能抑制燒結(jié)過程中硬質(zhì)合金晶粒長大，使本發(fā)明的納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的晶粒尺保持在5-10nm左右。與未摻釔硬質(zhì)合金相比，摻釔硬質(zhì)合金的晶粒直徑細(xì)化3-5倍，硬度高1-3HRA，抗彎強(qiáng)度提高20％-25％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的硬質(zhì)合金粉末含有少量的Y2O3等粉末，具有彌散合金強(qiáng)化和凈化晶界雜質(zhì)以及抑制晶粒長大的作用。
2、本發(fā)明的納米粉末晶粒直徑約為5-10nm，比現(xiàn)有常規(guī)的方法制備出的粉末晶粒直徑(約為2000nm)要小得多。
3、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合于常規(guī)生產(chǎn)工藝，除高能球磨設(shè)備外，不需其它額外設(shè)備。
4、用本發(fā)明粉末制備出的硬質(zhì)合金，晶粒細(xì)小，抗彎強(qiáng)度和硬度都有較大提高。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的制備方法，按以下順序的工藝步驟進(jìn)行1、按以下組分及重量百分比進(jìn)行配料WC 77％，Co 10％，Y2O31％，TiC+TaC+NbC 10％，VC 1％，Cr3C21％；其中，WC和Co粉的平均粒度(費(fèi)氏)分別為1.5μm和1.0μm，Y2O3粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.15μm，加入研磨分散劑和助劑的重量百分比分別為原料總量的0.5％和12％；2、將配制好的微粉加入高能球磨罐內(nèi)，按(重量比)料∶球＝1∶30的比例加入YG10硬質(zhì)合金磨球，磨球直徑為φ3-φ30mm；3、將球磨罐抽真空至10-3Pa，通入氬氣保護(hù)，氬氣壓力為103Pa；4、將充滿氬氣的球料罐密封嚴(yán)實(shí)后，開始進(jìn)行高能球磨，設(shè)備為行星式高能球磨機(jī)，球磨罐轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為80小時(shí)，得到晶粒直徑為5nm摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末。
本實(shí)施例得到的摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末產(chǎn)品，經(jīng)過常規(guī)壓制、脫蠟和燒結(jié)工藝，制成摻釔硬質(zhì)合金塊體材料，其性能作如下說明復(fù)合粉末晶粒直徑用X-ray衍射及Scherrer公式計(jì)算(D＝Kλ/βcosθ)，D＝5nm；合金硬度為93.5HRA。合金晶粒直徑用SEM檢測(cè)約為100nm，抗彎強(qiáng)度為3130MPa。
實(shí)施例2一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的制備方法，按以下順序的工藝步驟進(jìn)行1、按以下組分及重量百分比進(jìn)行配料WC 75％，Co 8％，Y2O32.0％，(Ti，Ta)C 15％；其中，WC和Co粉的平均粒度(費(fèi)氏)分別為3μm和1.5μm，Y2O3粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.7μm，加入研磨分散劑和助劑的重量百分比分別為原料總量的1％和15％；2、將配制好的微粉加入高能球磨罐內(nèi)，按照料∶球＝1∶20的重量比例加入YG10硬質(zhì)合金磨球，磨球直徑為φ3-φ30mm；3、將球磨罐抽真空至10-3Pa，通入氬氣保護(hù)，氬氣壓力為102Pa；4、將充滿氬氣的球料罐密封嚴(yán)實(shí)后，開始進(jìn)行高能球磨，設(shè)備為行星式高能球磨機(jī)，球磨罐轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為60小時(shí)，得到晶粒直徑為6nm摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末。
本實(shí)施例得到的摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末產(chǎn)品，經(jīng)過常規(guī)壓制、脫蠟和燒結(jié)工藝，制成摻釔硬質(zhì)合金塊體材料，其性能作如下說明復(fù)合粉末晶粒直徑用X-ray衍射及Scherrer公式計(jì)算(D＝Kλ/βcosθ)，D＝6nm；合金硬度為93HRA。合金晶粒直徑用SEM檢測(cè)約為150nm，抗彎強(qiáng)度為3010MPa。
實(shí)施例3一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的制備方法，按以下順序的工藝步驟進(jìn)行1、按以下組分及重量百分比進(jìn)行配料WC 90.5％，Co 9％，Y2O30.5％，其中，WC和Co粉的平均粒度(費(fèi)氏)分別為2μm和0.9μm，Y2O3粉的平均粒度(費(fèi)氏)為1.2μm，加入研磨分散劑和助劑的重量分別為原料總量的1.5％和13％；2、將配制好的微粉加入高能球磨罐內(nèi)，按照料∶球＝1∶20的重量比例加入YG10硬質(zhì)合金磨球，磨球直徑為φ3-φ30mm；3、將球磨罐抽真空至10-2Pa，通入氬氣保護(hù)，氬氣壓力為102Pa；4、將充滿氬氣的球料罐密封嚴(yán)實(shí)后，開始進(jìn)行高能球磨，設(shè)備為行星式高能球磨機(jī)，球磨罐轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為40小時(shí)，得到晶粒直徑為9nm摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末。
本實(shí)施例得到的摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末產(chǎn)品，經(jīng)過常規(guī)壓制、脫蠟和燒結(jié)工藝，制成摻釔硬質(zhì)合金塊體材料，其性能作如下說明復(fù)合粉末晶粒直徑用X-ray衍射及Scherrer公式計(jì)算(D＝Kλ/βcosθ)，D＝9nm；合金硬度為92.5HRA。合金晶粒直徑用SEM檢測(cè)約為200nm，抗彎強(qiáng)度為2880MPa。
權(quán)利要求
1.一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，其特征在于，所述硬質(zhì)合金粉末包括以下組分及重量百分比含量的原料WC 80％-96％，Co 3％-18％，Y2O30.5％-2.0％；所述的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的晶粒直徑為5-10nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，其特征在于，所述硬質(zhì)合金粉末包括以下組分及重量百分比含量的原料WC 50％-90％，Co 3％-20％，Y2O30.5％-2.0％，(TiC+TaC+NbC)5％-30％，VC 0.5-1.5，Cr3C20.5％-2％；所述的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的晶粒直徑為5-10nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末，其特征在于，所述硬質(zhì)合金粉末包括以下組分及重量百分比含量的原料WC 50％-90％，Co 3％-20％，Y2O30.5％-2.0％，(Ti，Ta)C 5％-30％；所述的硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的晶粒直徑為5-10nm。
4.一種權(quán)利要求1、2和3所述的納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下順序的工藝步驟A、配料，按權(quán)利要求1、2和3其中之一的組分及重量百分比含量進(jìn)行配料；研磨分散劑和助劑的重量含量分別為原料總量的0.5％-2％和5％-15％；B、加球，將配制好的微粉加入高能球磨罐內(nèi)，按照料∶球＝1∶10-30的重量比例加入硬質(zhì)合金磨球，磨球直徑為φ3-φ30mm；C、抽真空，將球磨罐抽真空，然后通入氬氣保護(hù)；D、球磨，將充滿氬氣的球料罐密封嚴(yán)實(shí)后，開始進(jìn)行高能球磨，設(shè)備為行星式高能球磨機(jī)，球磨罐轉(zhuǎn)速為200-500轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為40-80小時(shí)，得到晶粒直徑為5-10nm摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的制備方法，其特征在于，所述的配料工藝中WC粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.5-5μm，Co粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.5-3μm，Y2O3粉的平均粒度(費(fèi)氏)為0.1-2μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的制備方法，其特征在于，所述的配料工藝中研磨分散劑和助劑分別為十八酸和石蠟，研磨分散劑和助劑的重量含量分別為原料總量的0.5％-2％和5％-15％。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的抽真空工藝中將球料罐抽真空至10-2-10-3Pa，通入氬氣保護(hù)的氬氣壓力為102-103Pa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米晶摻釔硬質(zhì)合金復(fù)合粉末及其制備方法，該粉末是將WC、Co、Y
文檔編號(hào)C22C29/06GK1490424SQ0315780
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者劉沙, 黃澤蘭, 劉剛, 楊貴彬, 劉 沙 申請(qǐng)人:崇義章源鎢制品有限公司