本發(fā)明涉及制備硬質(zhì)合金材料的工藝。
背景技術(shù)：
礦山、煤炭和石油鉆探用硬質(zhì)合金的用量很大，這些鑿巖用硬質(zhì)合金工具由于技術(shù)的限制，多年來(lái)變化很小，且這些變化無(wú)非是通過(guò)精度控制合金純凈度和粘結(jié)相組成等。目前礦用硬質(zhì)合金工具主要采用WC-Co合金。一般情況下，鉆井用、煤炭開(kāi)采用和瀝青切割用沖擊式鉆頭上的合金組成為WC和6—11%Co，而不同用途的合金，因?yàn)槟承┬阅艿奶岣邔?dǎo)致另一些性能的降低。如高耐磨合金通常韌性不好，反之，韌性好的合金耐磨性不佳。降低Co含量和提高硬度可減少合金磨損，而增加Co含量和加大WC晶粒度可提高沖擊韌性。
目前，WC-Co合金的制備可采用層壓法、燒結(jié)等工藝，通過(guò)這些工藝制備的WC-Co硬質(zhì)合金的WC晶粒呈連續(xù)分布，且具有Co相梯度的合金，細(xì)晶一側(cè)具有較高的硬度，粗晶一側(cè)具有一定的抗彎強(qiáng)度；在燒結(jié)時(shí)，Co相從粗晶一側(cè)遷移至細(xì)晶側(cè)，其硬度和強(qiáng)度還不夠。隨著自然資源的不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，對(duì)礦山用硬質(zhì)合金的要求越來(lái)越高，不僅需要較高強(qiáng)度、較好硬度的硬質(zhì)合金工具。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可制備硬度較大、強(qiáng)度較高的WC-Co系硬質(zhì)合金的制備工藝。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：制備硬質(zhì)合金材料的工藝，其包括以下步驟：
（1）將WC粒和Co粒分別進(jìn)行清洗，除去表面雜質(zhì)；
（2）將清洗后的WC粒和Co分別粉碎成粉粒；
（3）再將上述粉粒在混料機(jī)中混合均勻后進(jìn)行研磨，得到合金粉；
（4）將合金粉與液體混合，并加入有機(jī)粘合劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；
（5）然后將漿料通過(guò)噴霧造粒機(jī)制成粉末；
（6）再對(duì)上述粉末進(jìn)行熱處理。
作為優(yōu)選，在WC粒和Co粒中，Co占5—10%。
作為優(yōu)選，所述液體采用蒸餾水或去離子水，且合金粉與液體的質(zhì)量比為（2.5—3）：1；所述有機(jī)粘合劑采用金屬造粒劑，其加入量為合金粉質(zhì)量的2—4%。
作為優(yōu)選，所述噴霧造粒機(jī)采用離心噴霧造粒機(jī)，離心噴霧造粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為5000—8000轉(zhuǎn)/分。
作為優(yōu)選，所述噴霧造粒機(jī)干燥空氣的進(jìn)口溫度為250—350℃、出口溫度為100—150℃；干燥空氣的流量為100—200 Nm 3 /h；進(jìn)料速度為10—20 kg/h。
作為優(yōu)選，熱處理依次采用固溶、冷壓變形和時(shí)效處理。
作為優(yōu)選，固溶處理的溫度為650—700℃，時(shí)間為10—12min。
作為優(yōu)選，冷壓變形處理的冷壓變形量為30—35%。
作為優(yōu)選，時(shí)效處理的溫度為300—350℃，時(shí)間為2—3h。
從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)清洗工藝可除去金屬粉末表面的雜質(zhì)，提高后續(xù)制備的合金純度，然后通過(guò)混料和研磨的方式可提高粉末的機(jī)械活性，為合金的緊密結(jié)合提供較好的基礎(chǔ)；再將WC-Co合金粉造粒和熱處理，可獲得較高的硬度和強(qiáng)度的硬質(zhì)合金材料。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
制備硬質(zhì)合金材料的工藝，其包括以下步驟：
以WC、Co粒為原料，并按Co的含量為5—10wt%配料；然后將WC粒和Co粒分別進(jìn)行清洗，除去表面雜質(zhì)；將清洗后的WC粒和Co分別粉碎成粉粒；再將上述粉粒在混料機(jī)中混合均勻后進(jìn)行研磨，得到合金粉。然后將合金粉與液體混合，并加入有機(jī)粘合劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料，并將漿料通過(guò)噴霧造粒機(jī)制成粉末；對(duì)上述粉末進(jìn)行熱處理；熱處理依次采用固溶、冷壓變形和時(shí)效處理；固溶處理的溫度為650—700℃，時(shí)間為10—12min，這樣可控制鎳、鋁在銅基體中的固溶度及晶粒大??；固溶溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大，降低合金強(qiáng)度；固溶溫度過(guò)低，晶粒雖較小，但會(huì)導(dǎo)致后續(xù)時(shí)效處理難以發(fā)揮強(qiáng)化合金的作用。冷壓變形處理的冷壓變形量為30—35%；時(shí)效處理前對(duì)合金進(jìn)行冷加工變形，可使合金呈現(xiàn)形變強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化的雙重效果；時(shí)效處理的溫度為300—350℃，時(shí)間為2—3h；時(shí)效處理可析出第二相，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化。
實(shí)施例1
將95wt %WC粒和5wt %Co粒分別進(jìn)行清洗，除去表面雜質(zhì)；將清洗后的WC粒和Co分別粉碎成粉粒；再將上述粉粒在混料機(jī)中混合均勻后進(jìn)行研磨，得到合金粉；接著合金粉與蒸餾水混合，且合金粉與蒸餾水的質(zhì)量比為2.5：1，并加入合金粉質(zhì)量的2%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過(guò)離心噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒，其中噴霧造粒機(jī)干燥空氣的進(jìn)口溫度為250℃、出口溫度為100℃、干燥空氣的流量為100 Nm 3 /h、進(jìn)料速度為10kg/h，離心噴霧造粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分；隨后以650℃固溶處理12min；接著冷壓變形處理，冷壓變形量為30%；最后以300℃時(shí)效處理3h，得到WC-Co硬質(zhì)合金材料。測(cè)得該材料的硬度為57.2HRC，剪切強(qiáng)度為612.3MPa。
實(shí)施例2
將92wt %WC粒和8wt %Co粒分別進(jìn)行清洗，除去表面雜質(zhì)；將清洗后的WC粒和Co分別粉碎成粉粒；再將上述粉粒在混料機(jī)中混合均勻后進(jìn)行研磨，得到合金粉；接著將合金粉與去離子水混合，且合金粉與去離子水的質(zhì)量比為2.8：1，并加入合金粉質(zhì)量的3%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過(guò)離心噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒，其中離心噴霧造粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，噴霧造粒機(jī)干燥空氣的進(jìn)口溫度為300℃、出口溫度為130℃、干燥空氣的流量為150 Nm 3 /h、進(jìn)料速度為15 kg/h；隨后以680℃固溶處理11min；接著冷壓變形處理，冷壓變形量為32%；最后以330℃時(shí)效處理2.5h，得到WC-Co硬質(zhì)合金材料。測(cè)得該材料的硬度為68.3HRC，剪切強(qiáng)度為684.4MPa。
實(shí)施例3
將90wt %WC粒和10wt %Co粒分別進(jìn)行清洗，除去表面雜質(zhì)；將清洗后的WC粒和Co分別粉碎成粉粒；再將上述粉粒在混料機(jī)中混合均勻后進(jìn)行研磨，得到合金粉；接著將合金粉與去離子水混合，且合金粉與去離子水的質(zhì)量比為3：1，并加入合金粉質(zhì)量的4%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過(guò)離心噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒，其中離心噴霧造粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/分，噴霧造粒機(jī)干燥空氣的進(jìn)口溫度為350℃、出口溫度為150℃、干燥空氣的流量為200 Nm 3 /h、進(jìn)料速度為20 kg/h；隨后以700℃固溶處理10min；接著冷壓變形處理，冷壓變形量為35%；最后以350℃時(shí)效處理2h，得到WC-Co硬質(zhì)合金材料。測(cè)得該材料的硬度為63.2HRC，剪切強(qiáng)度為636.1MPa。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。