超粗WC-Co复合粉末及其合金的制备工艺研究

发布时间：2020-09-18 10:00

　　采矿和建筑用硬质合金的需求量日益增加,这类零件通常需在高温、高冲击载荷、强烈的磨料磨损等极其严苛的条件下工作。平均粒径为6-10μm的超粗晶WC-Co硬质合金因具有良好的断裂韧性、热传导性以及抗热疲劳性而渐渐得到关注。国内近几年才开展有关超粗硬质合金的研究,公开报道的文献较少。在此基础上,本研究试图探索晶粒度≥6μm的高性能超粗晶WC-Co硬质合金的制备工艺。首先采用液相还原法制备WC-Co混合料,分析了不同工艺参数对粉体包覆效果的影响,得出优化工艺;然后以制得的粉末为原料,采用真空烧结制备WC-Co硬质合金,研究压制压强、碳含量、烧结工艺对合金显微组织及综合性能的影响,通过不断优化工艺,得到高性能超粗晶WC-Co硬质合金。本论文得到如下结论:(1)采用液相还原法制备WC-Co复合粉,确定了实验工艺参数:预先超声处理原料粉末40min,采用机械搅拌与超声震荡相结合的搅拌方式,机械搅拌速度1200r/min,控制反应温度70℃,还原剂的用量为n(N2H4/Co2+)=3,n(Na H2PO2/Co2+)=0.6,钴盐浓度0.1mol/L,还原剂滴加速度5ml/min,p H控制在11.5~12范围内。制得的粉体分散性好,大量超细粘结相钴涂覆在WC颗粒表面,有效改善了硬质相与粘结相分布的均匀性。(2)通过改变复合粉末的压制成型压强、碳含量、烧结工艺,逐步确定各制备工艺参数值。在本实验的制备条件下,当压强为100MPa、WC含碳量为6.09%、烧结温度为1480℃、烧结时间为60min时,得到了显微组织均匀的超粗晶WC-Co硬质合金,平均晶粒度为9.6μm,冲击韧性、抗弯强度分别为4.39J·cm-2、2687MPa,硬度为85.3HRA。
【学位单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF124
【部分图文】：

扫描电镜图,费氏粒度,原料粉末,W粉

2.1.1 原料粉末实验所用的原料粉末由株洲硬质合金有限公司提供，WC 粉的费氏粒度为13μm，总碳含量 6.17%，游离碳 0.02%。W 粉费氏粒度为 1.45μm。图 2-1 为 W粉末的扫描电镜形貌照片。

工艺流程图,工艺流程图,还原剂

图 3-1 实验工艺流程图Fig.3-1 Flow chart of experiments固定量的氯化钴，加入去离子水配制成一定浓度的溶液； 1:1 的柠檬酸钠加入氯化钴溶液中并用玻璃搅拌棒充分搅三颈烧瓶，并将烧瓶置于 35℃水浴锅中搅拌，使柠檬酸，为后续加入氢氧化钠调节 pH 值做准备；将经预先处理入到混合溶液中，高速搅拌使之成为稳定的悬浮液，实验械搅拌加超声震荡的方式，搅拌速度为 1200r/min；提高.0mol/L 的氢氧化钠溶液，调节该溶液体系的 pH 值在 11入还原剂水合联氨与次磷酸钠，还原剂的浓度为 0.1mol/。观察反应体系的变化，当溶液逐渐澄清且加入还原剂后示该还原反应已进行完全。常温冷却、陈化 2 小时后过滤以上再用无水乙醇洗涤以除去杂质离子，然后将粉末于 WC-Co 复合粉。

形貌,钴粉,形貌,还原剂

图 3-3 不同温度下钴粉的形貌图Fig.3-3 Micrographs of cobalt powders with different temperature3.3.2 还原剂的选择及用量的影响

【参考文献】