一种硬质合金用稀土添加剂及其批量制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种硬质合金用稀土添加剂及其批量制备方法。
背景技术
目前，稀土的加入可以提高硬质合金的抗弯强度、抗冲击韧性和耐用度，但由于添加稀土元素在硬质合金中的均匀性问题一直未能很好解决，造成稀土硬质合金批量生产的性能稳定性较差，影响了这项技术的进一步发展。本发明较好地解决了这个问题。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种共沉淀—气体还原法制备用于稀土硬质合金生产的稀土添加剂，该稀土添加剂用于硬质合金制品后，制品各种主要性能都有不同程度的提高，特别是断裂韧性、耐磨性和抗冲击性能有大幅度提高，产品耐用度提高30％-50％。
本发明的另一个目的是提供一种制备用于稀土硬质合金生产的稀土添加剂的共沉淀—气体还原方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明的一种稀土添加剂，是将稀土Y和Co的盐类混合溶液采用共沉淀法产生含有Co和Y的沉淀物，并对该沉淀物采用气体还原法所制备Co-Y混合型稀土添加剂，该稀土添加剂中的组成成分和含量为：稀土Y含量为0.7-0.8wt％，余量为Co。
一种制备本发明的稀土添加剂地方法，该方法包括下述步骤：
(1)采用纯度大于99.9％稀土Y氧化物，用HCl溶解后配置成含Y量120-140克/升的稀土溶液；
(2)配置Co含量为65-85克/升的CoCl2溶液，或者采用矿石浸出液，杂质Ca和Mg的含量小于0.1克/升，PH＜1；
(3)配置浓度为10-15wt％的(NH4)2C2O4溶液，控制PH值3.5-4.5；
(4)将上述稀土溶液按Y/Co＝0.8-0.95％加入CoCl2溶液中，混合均匀；
(5)在(NH4)2C2O4溶液和CoCl2溶液的混合液加热的条件下，将(NH4)2C2O4溶液加入稀土溶液和CoCl2溶液的混合液中，同时进行搅拌，产生沉淀物，是一种采用(NH4)2C2O4共沉淀法使Co和Y从溶液中沉淀的方法；
(6)将产生的沉淀物用去离子水清洗，直到洗涤液呈中性；
(7)沉淀物用抽滤去除水分；
(8)沉淀产物采用气体还原法制成Co-Y稀土添加剂。
含Y量120-140克/升的稀土溶液是由纯度大于99.9％稀土氧化物用1∶1HCl溶解后配置而成的。
浓度为10-15wt％的(NH4)2C2O4溶液用H2C2O4·2H2O和NH3·H2O按理论需求量的1.1倍配置而成的。
在上述制备本发明的稀土添加剂的方法中，所述的步骤(5)中，(NH4)2C2O4溶液和CoCl2溶液的混合液加热的条件分别为：所述稀土溶液和CoCl2溶液的混合液加热至35-45℃，所述的(NH4)2C2O4溶液加热至60-70℃。
在上述制备本发明的稀土添加剂的方法中，所述的步骤(5)中，搅拌的时间为15-20分钟，且根据CoCl2溶液杂质Ca和Mg的含量控制残液中Co含量在0.5-2.5克/升。
在上述制备本发明的稀土添加剂的方法中，所述的步骤(8)中，所采用的气体还原法是将沉淀物在氢气气氛下，450-500℃进行4-5小时还原处理，然后再进行冷却。冷却后可用150目筛网筛分，真空封装。
在上述制备本发明的稀土添加剂的方法中，所述的步骤(6)中，所采用的去离子水清洗的温度为80℃-100℃，且进行多次清洗。
在上述制备本发明的稀土添加剂的方法中，所述的步骤(1)中，配置成的稀土溶液含Y量的优选范围为120-125克/升。
本发明的共沉淀工序在带加热装置2000升反应釜内进行；还原工序在连续推舟式马弗炉内进行。
本发明的稀土添加剂是在原有硬质合金用Co粉生产工艺的基础上进行，不需要对设备进行改动，与纯Co粉相比，该稀土添加剂成本增加小于10％。
本发明的优点是：
(1)本发明可以实现稀土添加剂的工业化生产，并解决了矿石浸出液杂质含量过高对稀土添加剂质量影响的问题，具有很强的实用性；
(2)本发明所制备的稀土添加剂稀土分散性较好，很好地解决了添加稀土元素在硬质合金中的均匀性问题，提高了稀土硬质合金的性能稳定性；
(3)本发明基本在原有生产工艺的基础上进行，不需要对设备和工艺做大的改动，易于实现工业化生产，在产品成本增加很少的情况下，该添加剂可以大幅度提高硬质合金产品的性能；
(4)本发明制备的稀土添加剂适用面广，可用于YG、YT、YW系列硬质合金的生产。
【具体实施方式】
实施例1
在2000升反应釜内加入含Co75克/升CoCl2溶液(矿石浸出液，含Ca 0.09克/升，含Mg 0.07克/升)750升，按Y/Co＝0.9％加入含Y量125克/升的溶液4.2升，搅拌均匀，加入去离子水将溶液稀释至含Co量65克/升，加10％盐酸将溶液PH值调值小于1，并将溶液加热到40℃；将浓度为10wt％的(NH4)2C2O4溶液加热至55℃，控制PH值3.5-4.5；将(NH4)2C2O4溶液加入CoCl2溶液中，同时搅拌20分钟，控制反应残液Co含量为2.2克/升；反应产物抽滤后用80℃去离子水多次清洗，直到洗涤液呈中性，抽滤去除水分；沉淀产物在氢气气氛下，在连续推舟式马弗炉内以450-500℃还原处理4-5小时，还原产物冷却后用150目筛网筛分，真空封装，即制成Co-Y稀土添加剂；化学分析稀土Y含量为0.8wt％。
实施例2
成分1：92wt％WC粉末(粒度3-5μm)+8wt％稀土添加剂
成分2：92wt％WC粉末(粒度3-5μm)+8wt％Co粉
成分2采用的Co粉制备工艺过程与成分1采用的稀土添加剂制备工艺过程相同，只是工艺参数不同，并但未加稀土元素。成分1成分2分别配料600克，加入硬质合金球1500克，无水乙醇120毫升，在Φ120mm硬质合金球磨罐内以50-60转/分钟的速度混料36小时，用铜网将球料分离，以低于100℃的温度将混合料烘干，并用60或80目筛网筛分；按混合料重的2％掺入石蜡，石蜡以15-20wt％汽油石蜡溶液的形式加入，混合均匀至汽油完全挥发；混合料采用机械模压方法压制标准抗弯强度测试样品和切削刀具，在氢气保护的马弗炉内以350℃保温0.5小时，然后550℃保温0.5小时进行样品脱蜡处理；在真空烧结炉内以1200℃保温0.5小时，然后1400℃保温40-60分钟进行样品烧结。制备的样品进行抗弯强度测试和实用切削考核，成分1制备的样品与成分2比较，抗弯强度提高10-15％，耐用度提高30％-50％。