一種鎢-鈦-鈷系硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，屬于硬質合金生產(chǎn)【技術領域】。本發(fā)明采用鎢酸鈉溶液和硫酸鈦溶液為原料，通過鎢、鈦熱水解共沉積、煅燒-還原-碳化一體化工藝，開發(fā)、生產(chǎn)出的新型WC-TiC固溶體粉末產(chǎn)品，供鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金生產(chǎn)使用。本發(fā)明制備工藝過程簡單，實現(xiàn)了鎢、鈦元素原子級的混合均勻度，產(chǎn)品質量優(yōu)異，固溶度極高，便于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，同時所制備的WC-TiC固溶體粉末能很好用于制備高質量的鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金。
【專利說明】—種銘_欽-鉆系硬質合金用WC-T i C固浴體粉末的制備方法
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，屬于硬質合金生產(chǎn)【技術領域】。
【背景技術】:
[0002]鎢鈦鈷系硬質合金(YT)是由WC-TiC固溶體粉末和粘接相金屬Co所組成的。在WC-TiC體系中，TiC不溶于WC中；而WC在TiC中有很大的溶解度，這是由于有TiC存在時WC的六方晶格轉變?yōu)榱⒎骄Ц裰?。當溫度?500°C時，WC在TiC中的溶解度為68~69%。在WC-TiC-Co合金(如YT5、YT14、YT15、YT30)生產(chǎn)中，往往采用在燒結溫度(1480~1560°C)下呈飽和狀態(tài)的TiC-WC固溶體，這種固溶體在燒結時既不分解，又不繼續(xù)溶解WC，因而易于控制合金中WC相的晶粒度；WC-TiC的不飽和固溶體由于有較高的顯微硬度和抗氧化能力，可提高合金硬度和切削壽命系數(shù)，故在合金生產(chǎn)中也經(jīng)常采用。但過飽和固溶體一般不宜采用，因為在燒結時，過飽和固溶體會分解析出粗大的沿著同一方向伸長的W C晶體，降低了合金的耐 磨性。故本發(fā)明只是針對飽和與不飽和WC-TiC固溶體粉末的制備工藝而言。
[0003]生產(chǎn)實踐證明，對于WC-TiC固溶體粉末的基本要求是:粒度要小而均勻、純度要高、固溶度要高、游離碳要低、氧含量及其他雜志含量要低、化合碳要符合要求等等。這些要求在粉末制備工藝上很多就是互相矛盾的:譬如，為了保證WC-TiC固溶體粉末純度高、固溶度高、游離碳低、氧含量及其他雜志含量要低的要求，WC-TiC的還原、碳化作業(yè)溫度就要求盡可能的高；但這樣一來，WC-TiC粉末的粒度必然會增粗，滿足不了微細粉末的要求。如果降低還原、碳化作業(yè)的溫度，可以制得粒度小的粉末，但粉末的純度、固溶度、游離碳、氧含量及其他雜志含量等都不能滿足合金生產(chǎn)要求。這就是現(xiàn)有WC-TiC固溶體粉末制備工藝難以控制、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定的原因所在。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]為解決現(xiàn)有WC-TiC固溶體粉末制備工藝難以控制、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定的技術難題，本發(fā)明提供一種采用鎢酸鈉溶液和硫酸鈦溶液為原料，通過鎢、鈦液相熱水解共沉積、煅燒、還原-碳化一體化工藝，制備鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的方法。
[0005]本發(fā)明一種鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，其實施方案為:
[0006]按W與Ti的質量比為46-66:23.5_40.5，配取鎢酸鈉和硫酸鈦做為原料，將所配取的原料通過水解共沉積后過濾，煅燒濾渣得到氧化鎢與氧化鈦的混合產(chǎn)物，按120~125公斤混合產(chǎn)物加入35~43公斤炭黑的比例，將炭黑加入到混合產(chǎn)物中混合均勻后，在1900~2000°C進行還原-碳化處理，得到鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末，所述煅燒的溫度為750~850°C。[0007]本發(fā)明一種鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，所述水解共沉積是:在80~90°C，將配取的鎢酸鈉和硫酸鈦配成溶液后混合、攪拌直至反應完全；所述鎢酸鈉溶液中W的濃度為79.2~158.6g/L，換算成WO3的濃度則為100~200g/L ;所述硫酸鈦溶液中Ti的濃度為113.8~161.85g/L，換算成TiO2的濃度為190~270g/L ；
[0008]所述水解共沉積按下述反應式進行:
[0009]Na2W04+Ti (SO4) 2+(x+1) H2O — WO3.TiO2.xH20 I +Na2S04+H2S04
[0010]Na2W04+Ti0S04+xH20 — WO3.TiO2.xH20 I +Na2SO4
[0011]本發(fā)明一種鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，過濾后，濾渣用60-70°C的熱水洗滌至中性，并干燥、脫水。
[0012]本發(fā)明一種鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，將炭黑加入到混合產(chǎn)物中后，在雙錐混料器混合4~8小時。
[0013]本發(fā)明一種鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，還原-碳化處理的時間為2-4小時；所述還原-碳化處理按下述反應式進行:
[0014]WO3.Ti02+5C — WC.TiC+5C0 ?
[0015]在還原、碳化作業(yè)中，由還原、碳化過程產(chǎn)生的一氧化碳氣體能夠起到自身保護作用，所產(chǎn)生的一氧化碳由爐尾排出并點火排放。
[0016]原理及優(yōu)勢`
[0017]本發(fā)明以鎢酸鈉溶液和硫酸鈦溶液為原料，通過鎢、鈦液相熱水解共沉積，得到鎢元素、鈦元素原子級別混合的WO3-TiO2.χΗ20 ;由于嚴格控制了熱水解共沉積過程中的反應溫度以及鎢酸鈉溶液和硫酸鈦溶液的濃度使得所生成的WO3.TiO2.XH2O細小而均勻,這兩點為后續(xù)生產(chǎn)出粒度細小而均勻、純度要高、固溶度高的產(chǎn)品提供了必要條件；嚴格控制炭黑的加入比例以及還原-碳化處理的溫度和時間，這既保證了所得產(chǎn)品的純度、固溶度、游離碳含量以及氧含量，又使得所得產(chǎn)品的粒度控制在一個合理的范圍之內(nèi)；總之本發(fā)明以鶴Ife納溶液和硫Ife欽溶液為原料，通過鶴兀素、欽兀素原子級別混合，通過嚴格控制炭黑的加入比例以及還原-碳化處理的溫度和時間，實現(xiàn)了 WO3.TiO2的協(xié)同作用，制備出了粒度細小而均勻、純度高、固溶高、游離碳含量低、氧含量低的產(chǎn)品。
【具體實施方式】:
[0018]實施例1:
[0019]一種用于鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金的飽和WC-TiC固溶體粉末制備工藝，具體實施方案:1)將溶液濃度為含W03180g/L的鎢酸鈉溶液460升，和溶液濃度為含Ti02260g/L的硫酸鈦溶液154升，在分別加熱至85°C條件下，在沉淀槽內(nèi)進行混合、攪拌和熱水解共沉淀。
[0020]2)將步驟I)所得的沉淀物用60_70°C的熱水洗滌至中性，并過濾。
[0021]3)將步驟2)所得的濾餅在在蒸汽烘干箱中干燥、脫水，得到鎢酸和偏鈦酸混合物。
[0022]4)將步驟3)所得的鎢酸和偏鈦酸混合物在煅燒爐內(nèi)于750~850°C下煅燒成鎢、鈦混合氧化物。
[0023]5)將步驟4)所得的鎢、鈦混合氧化物120公斤和34.1~34.7公斤的炭黑，裝入雙錐混料器中混合4-6小時。
[0024]6)將步驟5)所得的混合料裝舟，送人碳管爐中，控制爐溫1950°C，推舟速度為舟/ 25分鐘，進行還原、碳化，在還原、碳化作業(yè)中，由還原、碳化過程產(chǎn)生的一氧化碳氣體自身保護，并由爐尾排出，點火排放。
[0025]7)所得產(chǎn)品的牌號為CK-73，技術指標見表1。
[0026]實施例2:
[0027]一種用于鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金的不飽和WC-TiC固溶體粉末制備工藝，具體實施方案:
[0028]I)將溶液濃度為含W03150g/L的鎢酸鈉溶液474升，和溶液濃度為含Ti022 30g/L的硫酸鈦溶液232立升，在分別加熱至85°C條件下，在沉淀槽內(nèi)進行混合、攪拌和熱水解共沉淀。
[0029]2)將步驟I)所得的沉淀物用60_70°C的熱水洗滌至中性，并過濾。
[0030]3)將步驟2)所得的濾餅在在蒸汽烘干箱中干燥、脫水，得到鎢酸和偏鈦酸混合物。[0031 ] 4)將步驟3)所得的鎢酸和偏鈦酸混合物在煅燒爐內(nèi)于750~850°C下煅燒成鎢、鈦混合氧化物。
[0032]5)將步驟4)所得的鎢、鈦混合氧化物120公斤和37.0~37.6公斤的炭黑，裝入雙錐混料器中混合4-6小時。
[0033]6)將步驟5)所`得的混合料裝舟，送人碳管爐中，控制爐溫1920°C，推舟速度為舟/ 25分鐘，進行還原、碳化，在還原、碳化作業(yè)中，由還原、碳化過程產(chǎn)生的一氧化碳氣體自身保護，并由爐尾排出，點火排放。
[0034]7)所得產(chǎn)品的牌號為CK-64,技術指標見表1。
[0035]實施例3:
[0036]一種用于鎢-鈦-鈷系(YT)硬質合金的不飽和WC-TiC固溶體粉末制備工藝，具體實施方案:
[0037]I)將溶液濃度為含W03120g/L的鎢酸鈉溶液493升，和溶液濃度為含Ti02200g/L的硫酸鈦溶液33位升，在分別加熱至85°C條件下，在沉淀槽內(nèi)進行混合、攪拌和熱水解共沉淀。
[0038]2)將步驟I)所得的沉淀物用60_70°C的熱水洗滌至中性，并過濾。
[0039]3)將步驟2)所得的濾餅在在蒸汽烘干箱中干燥、脫水，得到鎢酸和偏鈦酸混合物。
[0040]4)將步驟3)所得的鎢酸和偏鈦酸混合物在煅燒爐內(nèi)于750~850°C下煅燒成鎢、鈦混合氧化物。
[0041]5)將步驟4)所得的鶴、鈦混合氧化物120公斤和40.0~40.6公斤的炭黑,裝入雙錐混料器中混合4-6小時。
[0042]6)將步驟5)所得的混合料裝舟，送人碳管爐中，控制爐溫1900°C，推舟速度為舟/ 30分鐘，進行還原、碳化，在還原、碳化作業(yè)中，由還原、碳化過程產(chǎn)生的一氧化碳氣體自身保護，并由爐尾排出，點火排放。
[0043]7)所得產(chǎn)品的牌號為CK-55,技術指標見表1。
[0044]表1:WC_TiC固溶體粉末技術指標
[0045]
【權利要求】
1.一種鎢-鈦-鈷系硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，其特征在于包括下述步驟: 按W與Ti的質量比為46-66:23.5-40.5，配取鎢酸鈉和硫酸鈦做為原料，將所配取的原料通過水解共沉積后過濾，煅燒濾渣得到氧化鎢與氧化鈦的混合產(chǎn)物，按120~125公斤混合產(chǎn)物加入35~43公斤炭黑的比例，將炭黑加入到混合產(chǎn)物中混合均勻后，在1900~2000°C進行還原-碳化處理，得到鎢-鈦-鈷系硬質合金用WC-TiC固溶體粉末，所述煅燒的溫度為750~850°C。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鎢-鈦-鈷系硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，起特征在于:所述水解共沉積是:在80~90°C，將配取的鎢酸鈉和硫酸鈦配成鎢酸鈉溶液和硫酸鈦溶液后混合、攪拌直至反應完全；所述鎢酸鈉溶液中W的濃度為79.2~158.6g/L ;所述硫酸鈦溶液中Ti的濃度為113.8~161.85g/L。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鎢-鈦-鈷系硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，起特征在于:過濾后，濾渣用60-70°C的熱水洗滌至中性，并干燥、脫水。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鎢-鈦-鈷系硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，起特征在于:將炭黑加入到混合產(chǎn)物中后，在雙錐混料器混合4~8小時。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種鎢-鈦-鈷系硬質合金用WC-TiC固溶體粉末的制備方法，起特征在于:還 原-碳化處理的時間為2-4小時。
【文檔編號】C22C29/06GK103820694SQ201410040304
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權日:2014年1月27日
【發(fā)明者】盛學智, 易祖成, 甘棋文, 曾孟, 廖彪 申請人:湖南海云冶金材料有限公司