專利名稱：一種碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔材料的制備方法，特別是涉及一種粉末冶金的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法。
背景技術(shù)：
多孔材料由于兼有優(yōu)異的物理力學性能，在航空航天、化工醫(yī)藥、能源及冶金等眾多工業(yè)領(lǐng)域中擁有巨大的應用潛力。普通的多孔材料包括鐵基、銅基、青銅基、鎳基、鈦基及不銹鋼基等，這些金屬多孔材料在化工、石油等行業(yè)得到廣泛應用，特別是對于液體、氣體的過濾效果顯著，但其最大缺點是耐腐蝕性能相對較差，且不耐高溫，而且制備過程中需要添加造孔劑，難于控制孔隙的數(shù)量及尺寸。硬質(zhì)合金作為特殊的金屬材料具備耐腐蝕、耐高溫的特性，被廣泛用作刀具、刃具，在礦山、石油鉆探、機械制造等領(lǐng)域已得到廣泛應用。孫明君提出了一種制備硬質(zhì)合金多孔材料的方法，該方法先制取所需的硬質(zhì)合金顆粒，然后將這些硬質(zhì)合金顆粒進行適當處理和固結(jié)(孫明君，硬質(zhì)合金多孔材料的制備，稀有金屬與硬質(zhì)合金，2007,25 ) 14-17)。但這種方法所制備的多孔硬質(zhì)合金工藝較為復雜，需要添加造孔劑，孔隙不均勻， 孔道不可控制、孔壁不光滑，而且所采用的原料為WC粉與鈷粉，導致生產(chǎn)成本明顯提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠制造出具有貫通孔多、孔道可控制、 孔壁光滑特點的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是提供的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法，先按照一定的配比稱取原料粉末，將備料混合均勻，然后干燥粉末，干燥后的粉末通過氫氣還原，獲得碳化鎢/鈷復合粉，復合粉然后進行造粒，造粒后的復合粉通過模壓成型工藝壓制成具有一定形狀的生坯，將生坯經(jīng)過脫脂后放入高溫低壓燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，隨爐冷卻后得到所需要的碳化鎢/鈷系多孔材料，具體步驟如下第一步配料、混合并干燥按照合金成分比例，選取氧化鎢粉、氧化鈷粉、碳粉進行配料，混合均勻，然后干燥混合料；第二步氫氣還原將球磨并干燥后的混合料在氫氣爐中還原處理，獲得碳化鎢/鈷復合粉，還原溫度為800 1100°C，還原時間為3 10小時；第三步造粒氫氣還原后的復合粉中摻入汽油石蠟溶液并造粒，造粒后的復合粉干燥處理；第四步壓坯將上述步驟得到的造粒復合粉在室溫下模壓成型坯料，壓制壓力為200 400MPa ；
第五步脫脂將第四步所得坯料在氫氣爐中脫脂，脫脂溫度為350 420°C ；第六步高溫低壓燒結(jié)高溫低壓燒結(jié)在真空低壓燒結(jié)爐中進行，高溫階段的燒結(jié)溫度為1300 1500°C， 燒結(jié)壓力為1 5MPa，燒結(jié)時間為1 他。上述第一步中所述的混合采用球磨法，球磨的轉(zhuǎn)速為150 650轉(zhuǎn)/分鐘，球磨介質(zhì)為酒精或丙酮。采用上述技術(shù)方案的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在不改變傳統(tǒng)的粉末冶金燒結(jié)制備多孔材料設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過采用氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉為原料，不摻入造孔劑，直接通過原料球磨混合、氫氣還原、壓坯脫脂、高溫低壓燒結(jié)等工藝，制備出具有貫通孔多、孔道可控制、孔壁光滑等優(yōu)點的碳化鎢/鈷系粉末冶金多孔材料。所制備的多孔材料的孔隙度達到40%以上。用該工藝制備的碳化鎢/鈷系多孔材料可用于制造過濾、分離、導流、限流等原件，具有耐腐蝕耐高溫特點。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的特點，實施例采用屬于不同成分的碳化鎢/鈷系合金進行測試。結(jié)合本發(fā)明的方法提供以下實施例實施例1 稱取氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉，按照實驗合金成份為WC-IOCo進行配料?；旌狭显谇蚰C上以350轉(zhuǎn)/分鐘進行球磨，球磨介質(zhì)采用酒精進行濕混，球磨后的混合料干燥處理；干燥后的粉末在1100°C氫氣還原池；還原后所得到的WC-IOCo復合粉摻入汽油石蠟溶液進行造粒，并干燥；然后把造粒后的復合粉在300MPa的壓力下模壓成壓坯。壓坯在氫氣爐中于380°C脫脂處理。脫脂后壓坯在高溫低壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1400°C燒結(jié)池， 燒結(jié)壓力為5MPa。所制備的d25mmX3mm的WC-IOCo多孔材料的孔隙度為45%，平均孔徑為 1. 9um。實施例2 稱取氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉，按照實驗合金成份為WC-5CO進行配料。混合料在球磨機上以150轉(zhuǎn)/分鐘進行球磨，球磨介質(zhì)采用酒精進行濕混，球磨后的混合料干燥處理。干燥后的粉末在800°C氫氣還原10h。還原后所得到的WC-5Co復合粉摻入汽油石蠟溶液進行造粒，并干燥。然后把造粒后的復合粉在200MI^的壓力下模壓成壓坯。壓坯在氫氣爐中于350°C脫脂處理。脫脂后壓坯在高溫低壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300°C燒結(jié)他， 燒結(jié)壓力為3MPa。所制備的d35mmX5mm的WC_5Co多孔材料的孔隙度為53%，平均孔徑為 3. lum。實施例3 稱取氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉，按照實驗合金成份為WC-20CO進行配料?；旌狭显谇蚰C上以650轉(zhuǎn)/分鐘進行球磨，球磨介質(zhì)采用酒精進行濕混，球磨后的混合料干燥處理。干燥后的粉末在950°C氫氣還原他。還原后所得到的WC-20CO復合粉摻入汽油石蠟溶液進行造粒，并干燥。然后把造粒后的復合粉在400MI^的壓力下模壓成壓坯。壓坯在氫氣爐中于420°C脫脂處理。脫脂后壓坯在高溫低壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1500°C燒結(jié)lh，燒結(jié)壓力為IMPa。所制備的d20mmX2mm的WC_20Co多孔材料的孔隙度為61%，平均孔徑為 4. 2um。實施例4 稱取氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉，按照實驗合金成份為WC-SCo進行配料。混合料在球磨機上以400轉(zhuǎn)/分鐘進行球磨，球磨介質(zhì)采用酒精進行濕混，球磨后的混合料干燥處理。干燥后的粉末在1000°C氫氣還原證。還原后所得到的WC-SCo復合粉摻入汽油石蠟溶液進行造粒，并干燥。然后把造粒后的復合粉在300MI^的壓力下模壓成壓坯。壓坯在氫氣爐中于400°C脫脂處理。脫脂后壓坯在高溫低壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1400°C燒結(jié)池， 燒結(jié)壓力為5MPa。所制備的d30mmX4mm的WC_8Co多孔材料的孔隙度為55%，平均孔徑為 3. 3um。
權(quán)利要求
1.一種碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法，先按照一定的配比稱取原料粉末，將備料混合均勻，然后干燥粉末，干燥后的粉末通過氫氣還原，獲得碳化鎢/鈷復合粉，復合粉然后進行造粒，造粒后的復合粉通過模壓成型工藝壓制成具有一定形狀的生坯，將生坯經(jīng)過脫脂后放入高溫低壓燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，隨爐冷卻后得到所需要的碳化鎢/鈷系多孔材料，其特征是具體步驟如下第一步配料、混合并干燥按照合金成分比例，選取氧化鎢粉、氧化鈷粉、碳粉進行配料，混合均勻，然后干燥混合料；第二步氫氣還原將球磨并干燥后的混合料在氫氣爐中還原處理，獲得碳化鎢/鈷復合粉，還原溫度為 800 1100°C，還原時間為3 10小時；第三步造粒氫氣還原后的復合粉中摻入汽油石蠟溶液并造粒，造粒后的復合粉干燥處理； 第四步壓坯將上述步驟得到的造粒復合粉在室溫下模壓成型坯料，壓制壓力為200 400MPa ； 第五步脫脂將第四步所得坯料在氫氣爐中脫脂，脫脂溫度為350 420°C ； 第六步高溫低壓燒結(jié)高溫低壓燒結(jié)在真空低壓燒結(jié)爐中進行，高溫階段的燒結(jié)溫度為1300 1500°C，燒結(jié)壓力為1 5MPa，燒結(jié)時間為1 6h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法，其特征是，上述第一步中所述的混合采用球磨法，球磨的轉(zhuǎn)速為150 650轉(zhuǎn)/分鐘，球磨介質(zhì)為酒精或丙酮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳化鎢/鈷系多孔材料的制備方法。以氧化鎢粉、氧化鈷粉、碳粉為原料，先按照一定的配比稱取粉末，采用球磨法將備料混合均勻，然后干燥粉末并過篩。干燥后的粉末在氫氣爐中還原處理，獲得碳化鎢/鈷復合粉。復合粉然后摻入汽油石蠟溶液進行造粒。造粒后的復合粉通過模壓成型工藝壓制成具有一定形狀的生坯。將生坯經(jīng)過脫脂后放入高溫低壓燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，隨爐冷卻后得到碳化鎢/鈷系多孔材料。本發(fā)明特點(1)工藝簡單、無污染；(2)按該工藝制得的粉末冶金多孔材料貫通孔多，孔壁光滑。用該工藝制備的多孔材料可用于制造過濾、分離、導流、限流等原件。
文檔編號C22C1/04GK102162044SQ20111007732
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者肖代紅 申請人:中南大學