專利名稱：一種超細硬質合金及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種超細硬質合金及其制造方法，屬合金材料制造工藝技術領域。
在提高耐腐蝕性能方面，人們曾采用鎳作粘結金屬，如WC-Ni硬質合金；也有人在WC-Co中添加Cr組成WC-Co-Cr硬質合金。
在抑制晶粒長大方面，研究者曾在合金中添加抑制劑，如添加Cr3C2、TaC、VC來控制晶粒大小；也曾采用新的燒結方法來抑制晶粒大小，如熱等靜壓、微波燒結、放電等離子燒結等。
但從目前的工作來看都無法達到既提高耐腐蝕性又細化晶粒的綜合效果。采用Ni作粘結金屬或添加Cr都不能根本上解決耐腐蝕的問題；添加晶粒長大抑制劑會降低合金的性能，并且粉末越細很難達到抑制劑的均勻分布，會造成WC晶粒的偏向異常長大。為此要制取超細和納米硬質合金必須尋求新的配方和工藝。
本發明的一種超細硬質合金，其特征為該合金由主要成分WC硬質相、Co-Al為粘結金屬相和稀土金屬元素相三者組成的復合合金；該合金的組成成分及重量含量如下Co-Al粘結金屬相Al13-20％， Co 80-87％；復合合金Co-Al 10-15％， Re 1-3％，WC 82-89％。
本發明的一種超細硬質合金的制造方法，其特征為首先由高能球磨制得粘結合金Co-Al；根據上述粘結金屬成分重量配比配料，在保護介質中進行高能球磨，然后按所規定的硬質合金成分重量配比配料，并進行強化球磨，然后將球磨制取的硬質合金混合料進行真空燒結，燒結溫度1360℃，保溫時間20分鐘。最后制得超細硬質合金。
本發明采用Co-Al代替Co作為硬質合金粘結劑。Co-Al是一種金屬間化合物，具有良好的抗氧化、耐腐蝕性能以及在中低溫下有較高的機械強度和塑性。另外作為硬質合金中的粘結金屬具有良好的燒結性能。再者在燒結中出現液相點的溫度Co-Al相比Co相要低得多，前者為(1260℃)，后者為(1320℃)。并且WC在Co-Al中的溶解度也要比Co相低，結果大大抑制了WC晶粒的長大，可獲得更為細小WC晶粒的硬質合金。本發明方法制得的超細硬質合金，其WC晶粒粒度平均為200nm。根據測試(燒結態GB3851-783)，合金的機械性能為抗彎強度為2250-2800MPa，硬度HRA為92-93.5。本發明的合金具有高溫抗氧化、抗酸堿腐蝕能力，并且具有良好的抗磨損性能，可用作切削刀具的合金材料。
實施例一本實施例中，采用的Co-Al粘結金屬相得組成為Al 16wt％，Co84wt％；復合合金的組成為Co-Al 10％，Re 1％，WC 89％。其制備方法如下首先由高能球磨制得粘結合金Co-Al。根據上述粘結金屬成分重量配比配料，在保護介質中進行高能球磨，球磨所獲得的是部分合金化和部分各元素高度彌散的混合粉末，其粒度BET值為0.8μ。然后按所規定的硬質合金成分重量配比配料，并進行強化球磨，然后將磨制所得的硬質合金混合料進行成形和真空燒結，原始WC粉末粒度為0.5μ。燒結溫度1360℃，保溫時間20分鐘，最后得到的超細硬質合金，其WC晶粒度為200nm。
根據測試(燒結態GB3851-783)，合金的機械性能為抗彎強度2500Mpa，硬度HRA93.0。
本實施例中的WC-10％(Co-Al)-1％Re超細硬質合金與對照物在高溫氧化和耐腐蝕性能方面的對比試驗結果見表1和表2。
表1高溫氧化表面狀態
注黃色為二氧化鎢，表明表面WC已被氧化；黑色為氧化膜，表明輕微氧化。
表2耐腐蝕性能試驗
權利要求
1.一種超細硬質合金，其特征為該合金由主要成分WC硬質相、Co-Al為粘結金屬相和稀土金屬元素相三者組成的復合合金；該合金的組成成分及重量含量如下Co-Al粘結金屬相 Al13-20％， Co80-87％；復合合金Co-Al 10-15％， Re1-3％，WC 82-89％。
2.一種超細硬質合金的制造方法，其特征為首先由高能球磨制得粘結合金Co-Al；根據上述粘結金屬成分重量配比配料，在保護介質中進行高能球磨，然后按所規定的硬質合金成分重量配比配料，并進行強化球磨，然后將磨制所得的硬質合金混合料進行真空燒結，燒結溫度1360℃，保溫時間20分鐘。最后制得超細硬質合金。
全文摘要
本發明涉及一種超細硬質合金及其制造方法該合金由主要成分WC硬質相、Co－Al為粘結金屬相和稀土金屬元素相三者組成的復合合金；該合金的組成成分及重量含量如下Co－Al粘結金屬相Al 13－20％，Co 80－87％；復合合金Co－Al 10－15％，Re 1－3％，WC 82－89％。其制造方法為首先由高能球磨制得粘結合金Co－Al；然后按所規定的硬質合金成分重量配比配料，并進行強化球磨，然后將球磨制取的硬質合金混合料進行真空燒結，燒結溫度1360℃，保溫時間20分鐘。最后制得超細硬質合金。
文檔編號C22C29/08GK1450188SQ0311654
公開日2003年10月22日 申請日期2003年4月22日 優先權日2003年4月22日
發明者王興慶, 李曉東, 郭海亮, 何寶山 申請人:上海大學