專利名稱：一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超細(xì)WC-Co系硬質(zhì)合金粉體制備領(lǐng)域，具體是指一種WC-Co 系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
WC-Co系硬質(zhì)合金是硬質(zhì)合金中發(fā)展最早且最為成熟的一種硬質(zhì)合金。 到目前為止，WC-Co系硬質(zhì)合金仍然是硬質(zhì)合金領(lǐng)域最主要的部分，因此， WC-Co系硬質(zhì)合金的研究對(duì)整個(gè)硬質(zhì)合金工業(yè)有著重要的影響。隨著現(xiàn)代工 業(yè)的發(fā)展，硬質(zhì)合金也朝著高強(qiáng)度、高硬度(雙高)的方向發(fā)展，科研工作 者也相應(yīng)地提出了一種采用超細(xì)化、甚至納米化的方式來達(dá)到該目標(biāo)。同時(shí)， 隨著國(guó)際社會(huì)普遍對(duì)節(jié)能意識(shí)的提高和相關(guān)法律措施的出臺(tái)，WC-Co系硬質(zhì) 合金的制備同樣面臨著如何降低能耗的問題。
現(xiàn)有的WC-Co系硬質(zhì)合金的制備過程包括制粉、碳化及成型三個(gè)過程， 其中，制粉及碳化過程是整個(gè)WC-Co系硬質(zhì)合金制備的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。目前， 對(duì)WC-Co系硬質(zhì)合金粉體的制備方法分為以下三個(gè)步驟(1)首先利用高 能球磨法制備出超細(xì)W、 C混合物；(2)對(duì)制備出的W、 C混合物進(jìn)行碳 化，生成超細(xì)碳化鎢(WC) ; (3)在生成的WC的基礎(chǔ)上加入Co再進(jìn)行 高能球磨，使WC和Co混合均勻。在專利號(hào)為200520056595.9的中國(guó)實(shí)用 新型中公開了一種電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，該設(shè)備結(jié)合高能球磨 法及電暈放電等離子體的雙重作用，從而使該設(shè)備具有高效率的典型特征。
所謂的高能球磨法是指利用高能球磨機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)，從而帶動(dòng)球 磨中的磨球高速旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)，使得這些高速旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)的磨球之間相互作用 (碰撞、剪切等)，從而使得在磨球之間的粉體逐漸細(xì)化、均勻化甚至合金 化。即將一種或者一種以上的單質(zhì)或者化合物混合，經(jīng)過磨球之間的相互作 用，使得粉體經(jīng)受壓延、壓合、碾碎、再壓合的反復(fù)過程(冷焊一粉碎一冷 焊的反復(fù)進(jìn)行過程)，從而獲得粉體顆粒尺寸、晶粒尺寸不斷細(xì)化、均勻化、 合金化的過程。所謂的電暈放電等離子體是等離子體的一種，屬于非熱力學(xué)
平衡等離子體(冷等離子體)。其典型特征是內(nèi)部電子溫度很高，可達(dá)上萬
開爾文，而離子及氣體(宏觀溫度)溫度接近常溫，即Te Ti=Tg，同時(shí)具 有均勻、散漫、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
因此，在高能球磨法的基礎(chǔ)上結(jié)合電暈放電等離子體，更能使粉體局部 溫度迅速增加后又迅速降低，同時(shí)這部分粉體承受高能磨球的撞擊、剪切作 用，使得粉體更加容易細(xì)化，且由于電暈放電等離子體的高能作用，使得粉 體收到激發(fā)、電離等作用后，處于瞬時(shí)高能激發(fā)或者電離狀態(tài)，從而有利于 混合物進(jìn)一步反應(yīng)。但是，目前還沒有利用電暈放電等離子體來結(jié)合輔助高 能球磨機(jī)制備WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)硬質(zhì)合金(粉體)制備技術(shù)的缺點(diǎn)和不 足，提供一種在基于電暈放電等離子體輔助高能球磨技術(shù)之上，通過球磨和 低溫碳化兩步工序就能直接合成的一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的 制備方法，該制備方法不僅能夠節(jié)約能源，而且能提高合成效率。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金 粉體的制備方法，包括超細(xì)WC混合物的制備及WC-Co硬質(zhì)合金粉體的制備， 其步驟如下
(1) 安裝好球磨罐的前蓋板和電極棒，并把前蓋板和電極棒分別與等離 子體電源的正負(fù)兩級(jí)相連，其中，電極棒接等離子體電源的正極，前蓋板接等 離子體電源的負(fù)極；
(2) 在球磨罐中裝入磨球和一定配比的W、 C、 Co原料，當(dāng)電極棒及磨 球均與W、 C、 Co原料接觸后，蓋好球磨罐的后蓋板；
(3) 通過真空閥對(duì)密閉的球磨罐抽負(fù)壓至0.01 0.1Pa，或者在抽負(fù)壓至 0.01 0.1Pa以后再通過真空閥通入放電氣體介質(zhì)，直到該球磨罐內(nèi)的壓力為 0.01 0.1MPa;
(4) 接通等離子體的電源，根據(jù)放電氣體介質(zhì)及其壓力調(diào)節(jié)放電參數(shù)， 使等離子體電源的電壓為3 30KV，頻率為5 40KHZ，實(shí)現(xiàn)電暈放電，并啟動(dòng) 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)激振塊，使機(jī)架及固定在機(jī)架上的球磨罐同時(shí)振動(dòng)，從而改 變電極棒和球磨罐內(nèi)磨球的相對(duì)位置，進(jìn)行不同類型的電暈放電等離子體高 能球磨；
(5) 待球磨好以后，取出W、 C、 Co的混合粉體，放置于熱源環(huán)境中進(jìn) 行炭化。
所述的放電氣體介質(zhì)為氬氣、氮?dú)?、氨氣或甲烷?br> 所述步驟(5)中的熱源環(huán)境的溫度為900 140(TC，壓力為0.01Pa 80 MPa。
所述步驟(2)中的W、 C、 C0的各原料成分按照1: 1: X進(jìn)行配比，其
中，X的取值范圍是0《X《20。
制備WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方法所用的電暈放電等離子 體輔助高能球磨機(jī)，包括底座l、磨球2、彈簧3、電機(jī)4、彈性連軸節(jié)5、激振 塊6、機(jī)架7、球磨罐8、真空閥8—1、前蓋板8—2、硬質(zhì)合金罐內(nèi)襯8 —3、球 磨罐外罐8 — 4、后蓋板8 — 5、電極棒9及等離子體電源10，所述的球磨罐8安 裝在機(jī)架7上，球磨罐8的內(nèi)部放置有磨球2，機(jī)架7通過彈簧3安裝在底座1上， 其外側(cè)設(shè)置有激振塊6，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4安裝在底座1上，且通過彈性連軸節(jié)5分別 與機(jī)架7、激振塊6連接，所述的等離子體電源10分別與前蓋板8 — 2的任意一 個(gè)螺栓8 —6及電極棒9相連，所述的硬質(zhì)合金罐內(nèi)襯8—3為WC-XCo硬質(zhì)合 金，所述X的取值范圍是0《X《20。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) W、 C、 Co原料經(jīng)過該方法處理，混合均勻，整體形貌成層片狀；
(2) W、 C、 Co原料變形大、細(xì)化時(shí)間短、片層化時(shí)間短，與其它球磨 方法相比，該方法能夠更快使粉體達(dá)到納米級(jí)；
(3) 該方法有利于碳化反應(yīng)進(jìn)行，對(duì)于W、 C、 Co原料進(jìn)行處理后， 極大的提高了粉體的表面能、界面能、反應(yīng)活性等，且等離子體的熱效應(yīng)對(duì) 于W、 C、 Co之間的擴(kuò)散和固態(tài)反應(yīng)有利，有利于后續(xù)的加熱合成WC—Co 系硬質(zhì)合金粉體的工序；
(4) 加工效率高，制粉時(shí)間短，WC合成溫度大大低于其他方法的合成 溫度，從而節(jié)約能源；
(5) 與普通球磨相比，該方法加工量比較大，工業(yè)應(yīng)用前景良好。


圖1是電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施
方式不限于此。
如圖1、 2所示，本發(fā)明所用的電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，包括 底座l、磨球2、彈簧3、電機(jī)4、彈性連軸節(jié)5、激振塊6、機(jī)架7、球磨罐 8、真空閥8—1、前蓋板8—2、硬質(zhì)合金罐內(nèi)襯8—3、球磨罐外罐8—4、后 蓋板8 — 5、電極棒9、等離子體電源IO。球磨罐8安裝在機(jī)架7上，其內(nèi)部 放置有磨球2，機(jī)架7通過彈簧3安裝在底座1上，其外側(cè)設(shè)置有激振塊6， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)4安裝在底座1上，且通過彈性連軸節(jié)5分別與機(jī)架7、激振塊6 連接。等離子體電源10分別與前蓋板8—2的任意一個(gè)螺栓8_6及電極棒9 相連。
球磨罐8中，選用不銹鋼作為基體材料作為球磨罐外罐8—4，其球磨罐 內(nèi)襯8—3為WC-10Co型硬質(zhì)合金，或者在制備具體某一種WC-Co系納米復(fù) 合硬質(zhì)合金粉體的時(shí)候，也可以選擇與該種WC-C0系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體 相對(duì)應(yīng)的WC-Co型的硬質(zhì)合金作為球磨罐內(nèi)襯，其內(nèi)徑為150mm，高145mm， 罐壁厚12mm。
實(shí)施例l，制備WC-20Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，選取磨球總體積占球磨罐 容積的75% ，其中，直徑為22mm的磨球數(shù)量占總磨球數(shù)量的15 % ，直徑18mm 的磨球數(shù)量占總磨球數(shù)量的75%,直徑10mm的磨球數(shù)量占總磨球數(shù)量的10 %，待處理的W、 C、 Co原料松容積占磨球之間空隙的130%。
制備WC-20Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體包括以下步驟
(1) 安裝好球磨罐的前蓋板和電極棒，并把所屬的球磨罐和電極棒分別 與等離子體電源的正負(fù)兩級(jí)相連，其中，電極棒接等離子體電源的正極，前蓋 板接等離子體電源的負(fù)極；
(2) 在球磨罐中裝入磨球和待處理W、 C、 Co原料，原料各成分配比按 照WC-20Co這種硬質(zhì)合金成分的原子配比添加，其中補(bǔ)碳20%，當(dāng)電極棒和 磨球均與待處理的W、 C、 Co原料接觸后，蓋好球磨罐的后蓋板；
(3) 通過真空閥對(duì)密閉的球磨罐先抽負(fù)壓至0.01Pa，然后再充入氬氣， 直到球磨罐內(nèi)的壓力為0.1MPa;
(4) 接通等離子體電源，根據(jù)放電氣體介質(zhì)及其壓力調(diào)節(jié)放電參數(shù)，使 其等離子體電源的電壓為30KV，頻率為40KHZ時(shí)，實(shí)現(xiàn)電暈放電，并啟動(dòng) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)激振塊旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為930r/min，激振塊采用10mm 雙振幅，使機(jī)架及固定在機(jī)架上的球磨罐同時(shí)振動(dòng)，從而改變電極棒與球磨罐 內(nèi)磨球的相對(duì)位置，進(jìn)行電暈放電等離子體輔助高能球磨，球磨時(shí)間為3小時(shí)；
(5)取出處理過的W、 C、 Co復(fù)合粉體，置于0.1MPa壓力條件下的熱 源中加熱至100(TC進(jìn)行炭化，保溫60分鐘，產(chǎn)物即為WC-20Co納米復(fù)合硬
質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例2，制備WC-10Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，選取磨球總體積占球磨罐 容積的70%，其中，直徑為20mm的磨球數(shù)量占總磨球數(shù)量的10%，直徑15mm 的磨球數(shù)量占總磨球數(shù)量的80%，直徑10mm的磨球數(shù)量占總磨球數(shù)量的10 %，待處理的W、 C、 Co原料松容積占磨球之間空隙的60X。
制備WC-10Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體包括以下步驟
(1) 安裝好球磨罐的前蓋板和電極棒，并把所屬的球磨罐和電極棒分別 與等離子體電源的正負(fù)兩級(jí)相連，其中，電極棒接等離子體電源的正極，前蓋 板接等離子體電源的負(fù)極；
(2) 在球磨罐中裝入磨球和待處理W、 C、 Co原料，原料各成分配比按 照WC-10Co這種硬質(zhì)合金成分的原子配比添加，其中補(bǔ)碳10%，當(dāng)電極棒和 磨球均與待處理的W、 C、 Co原料接觸后，蓋好球磨罐的后蓋板；
(3) 通過真空閥對(duì)密閉的球磨罐抽負(fù)壓至0.01Pa;
(4) 接通等離子體電源，根據(jù)放電氣體介質(zhì)及其壓力調(diào)節(jié)放電參數(shù)，使 其等離子體電源的電壓為10KV，頻率為20KHZ時(shí)，實(shí)現(xiàn)電暈放電，并啟動(dòng) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)激振塊旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1400r/min，激振塊采用5mm 雙振幅，使機(jī)架及固定在機(jī)架上的球磨罐同時(shí)振動(dòng)，從而改變電極棒與球磨罐 內(nèi)磨球的相對(duì)位置，進(jìn)行電暈放電等離子體輔助高能球磨，球磨時(shí)間為1.5小 時(shí)；
(5) 取出處理過的W、 C、 Co復(fù)合粉體，置于0.1MPa壓力條件下的熱 源中加熱至90(TC進(jìn)行碳化，保溫1小時(shí)，產(chǎn)物即為WC-10Co納米復(fù)合硬質(zhì) 合金粉體。
實(shí)施例3，制備純WC納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助髙能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-20Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC這種硬質(zhì)合金成分的原子配比添加，其中補(bǔ)碳5%,此時(shí)不加Co; 所充的氣體介質(zhì)為N2;等離子體電源的電壓為10KV、頻率為5KHz;合成溫 度為110(TC，熱源壓力為0.1MPa。產(chǎn)物即為純WC納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例4，制備WC-19Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-20Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-19Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，磨球總體積占球磨罐容積的 70%，待處理的W、 C、 Co原料松容積占磨球之間空隙的60X，等離子體電 源的電壓為20KV、頻率為20KHz,碳化溫度為IIO(TC。所得產(chǎn)物為WC-19Co 納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例5，制備WC-18Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-19Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-18Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為1.5小時(shí)，所充 氣體介質(zhì)為CH4，熱源壓力為80MPa。所得產(chǎn)物為WC-18Co納米復(fù)合硬質(zhì)合 金粉體。
實(shí)施例6，制備WC-17Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-18Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-17Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，充入氬氣直到球磨罐內(nèi)的壓 力為0.2MPa，球磨時(shí)間為1小時(shí)，碳化溫度為1400°C，碳化熱源壓力為 0.01MPa。所得產(chǎn)物為WC-17Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例7，制備WC-16Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-17Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-16Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為5小時(shí)，碳化溫 度為950°C。所得產(chǎn)物為WC-17Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例8，制備WC-15Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-20Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-15Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，補(bǔ)碳15%，所充氣體介質(zhì)為 NH3。所得產(chǎn)物為WC-15Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例9，制備WC-14Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-15Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配
比按照WC-14Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，磨球總體積占球磨罐容積的 70%，待處理的W、 C、 0)原料松容積占磨球之間空隙的60%，等離子體電 源的電壓為20KV、頻率為20KHz，熱源壓力為95(TC。所得產(chǎn)物為WC-14Co 納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例IO，制備WC-13Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-14Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-13Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為1.5小時(shí)，碳化 溫度為IIO(TC,熱源壓力為20MPa。所得產(chǎn)物為WC-13Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金 粉體。
實(shí)施例ll，制備WC-12Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-13Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-12Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為l小時(shí)，碳化溫 度為1400°C。所得產(chǎn)物為WC-12Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例12，制備WC-llCo納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-13Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-llCo硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，所充氣體介質(zhì)為N2，球磨時(shí) 間為8小時(shí)。所得產(chǎn)物為WC-llCo納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例13,制備WC-9Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-10Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-9Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，磨球總體積占球磨罐容積的 70%，待處理的W、 C、 0)原料松容積占磨球之間空隙的60%，等離子體電 源的電壓為20KV、頻率為20KHz。所得產(chǎn)物為WC-9Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉 體。
實(shí)施例14，制備WC-8Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-9Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-9Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為5小時(shí)，碳化保 溫時(shí)間為0.5小時(shí)。所得產(chǎn)物為WC-19Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。實(shí)施例15，制備WC-7Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-20Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-7Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，磨球總體積占球磨罐容積的 60%，待處理的W、 C、 Co原料松容積占磨球之間空隙的60X,充入氬氣直 到球磨罐內(nèi)的壓力為0.2MPa，等離子體電源的電壓為20KV、頻率為20KHz， 球磨時(shí)間為8小時(shí)，碳化熱源壓力為80MPa。所得產(chǎn)物為WC-7Co納米復(fù)合 硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例16，制備WC-6Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-7Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-6Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為1小時(shí)，碳化溫 度為1300°C。所得產(chǎn)物為WC-6Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例17，制備WC-5Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-10Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-5Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，補(bǔ)碳5。％ ，磨球總體積占球磨 罐容積的70%，待處理的W、 C、 Co原料松容積占磨球之間空隙的60X，等 離子體電源的電壓為20KV、頻率為20KHz，熱源壓力為8MPa。所得產(chǎn)物為 WC-5Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。實(shí)施例18，制備WC-4Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-5Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-5Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為1小時(shí)，碳化溫 度為1300°C。所得產(chǎn)物為WC-4Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
實(shí)施例19，制備WC-3Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC-5Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-5Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為4小時(shí)，等離子 體電源的電壓為3KV、頻率為10KHZ，所得產(chǎn)物為WC-3Co納米復(fù)合粉體。
實(shí)施例20，制備WC-2Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助髙能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條
件基本與制備WC-5Co硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配 比按照WC-2Co硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，其中補(bǔ)碳5%，球磨時(shí)間為8 小時(shí)。所得產(chǎn)物為WC-2Co納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。 實(shí)施例21 ，制備WC-lCo納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體
采用上述電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，處理W、 C、 Co的工藝條 件基本與制備WC硬質(zhì)合金相同，不同之處在于W、 C、 Co的原料配比按 照WC-lCo硬質(zhì)合金成分的原子配比進(jìn)行，球磨時(shí)間為1.5小時(shí)。所得產(chǎn)物為 WC-lCo納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體。
如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方法，包括超細(xì)WC混合物的制備及WC-Co硬質(zhì)合金粉體的制備，其步驟如下(1)安裝好球磨罐的前蓋板和電極棒，并把前蓋板和電極棒分別與等離子體電源的正負(fù)兩級(jí)相連，其中，電極棒接等離子體電源的正極，前蓋板接等離子體電源的負(fù)極；(2)在球磨罐中裝入磨球和一定配比的W、C、Co原料，當(dāng)電極棒及磨球均與W、C、Co原料接觸后，蓋好球磨罐的后蓋板；(3)通過真空閥對(duì)密閉的球磨罐抽負(fù)壓至0.01～0.1Pa，或者在抽負(fù)壓至0.01～0.1Pa以后再通過真空閥通入放電氣體介質(zhì)，直到該球磨罐內(nèi)的壓力為0.01～0.1MPa；(4)接通等離子體電源，根據(jù)放電氣體介質(zhì)及其壓力調(diào)節(jié)放電參數(shù)，使等離子體電源的電壓為3～30KV，頻率為5～40KHZ，實(shí)現(xiàn)電暈放電，并啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)激振塊，使機(jī)架及固定在機(jī)架上的球磨罐同時(shí)振動(dòng)，從而改變電極棒和球磨罐內(nèi)磨球的相對(duì)位置，進(jìn)行不同類型的電暈放電等離子體高能球磨；(5)待球磨好以后，取出W、C、Co的混合粉體，放置于熱源環(huán)境中進(jìn)行炭化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方 法，其特征在于，所述的放電氣體介質(zhì)為氬氣、氮?dú)狻睔饣蚣淄椤?br> 3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方 法，其特征在于，所述步驟(5)中的熱源環(huán)境的溫度為900 1400。C，壓力為 0雄a 80 MPa。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的W、 C、 C0的各原料成分按照1: 1: X進(jìn)行配比，其中，X的取值范圍是0《X《20。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l 4任一項(xiàng)所述的一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的 制備方法所用的電暈放電等離子體輔助高能球磨機(jī)，由包括底座(1)、磨球(2)、彈簧(3)、電機(jī)(4)、彈性連軸節(jié)(5)、激振塊(6)、機(jī)架(7)、 球磨罐(8)、真空閥(8—1)、前蓋板(8—2)、硬質(zhì)合金罐內(nèi)襯(8 — 3)、 球磨罐外罐(8 — 4)、后蓋板(8 — 5)、電極棒(9)及等離子體電源(10)， 所述的球磨罐(8)安裝在機(jī)架(7)上，球磨罐(8)的內(nèi)部放置有磨球(2), 機(jī)架(7)通過彈簧(3)安裝在底座(1)上，其外側(cè)設(shè)置有激振塊(6)，驅(qū) 動(dòng)電機(jī)(4)安裝在底座(1)上，且通過彈性連軸節(jié)(5)分別與機(jī)架(7)、 激振塊(6)連接，所述的等離子體電源(10)分別與前蓋板(8 — 2)的任意 一個(gè)螺栓(8 — 6)及電極棒(9)相連，其特征在于，所述的硬質(zhì)合金罐內(nèi)襯 (8—3)為WC-XCo硬質(zhì)合金，所述X的取值范圍是0《X《20。
全文摘要
本發(fā)明提供一種WC-Co系納米復(fù)合硬質(zhì)合金粉體的制備方法，包括安裝好球磨罐的前蓋板和電極棒，并把前蓋板和電極棒分別與等離子體電源的兩極連接；在球磨罐中裝入磨球和一定配比的W、C、Co原料，且當(dāng)電極棒與磨球和W、C、Co原料接觸后，蓋好球磨罐的后蓋板；通過真空閥對(duì)密閉的球磨罐抽負(fù)壓至0.01～0.1Pa，或者在抽負(fù)壓后通過真空閥通入放電氣體介質(zhì)，直到壓力為0.01～0.1MPa；接通等離子體電源，根據(jù)放電氣體介質(zhì)及其壓力調(diào)節(jié)放電參數(shù)，進(jìn)行不同類型的電暈放電等離子體高能球磨；取出W、C、Co的混合粉體，放置于熱源環(huán)境中進(jìn)行合成反應(yīng)，得到相應(yīng)的硬質(zhì)合金。本發(fā)明不僅能夠節(jié)約能源，而且能提高合成效率。
文檔編號(hào)B22F9/04GK101181752SQ20071003254
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者戴樂陽(yáng), 曾美琴, 敏 朱, 歐陽(yáng)柳章, 磊 靳, 顧南山 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)