非均匀结构硬质合金的制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种硬质合金的制造方法，特别是一种粒度非均匀结构的WC-Co硬质合金的制造方法。
背景技术
目前在凿岩合金中应用最多的是用一种粒度的WC粉末与钴粉混合制成均匀粒度结构的合金，这类合金的显著特点是随着WC粒度的增加，合金的韧性增强，但耐磨性降低。两者不可兼顾。随着科学技术的发展，尽管已找到了解决这一矛盾的一些途径，如合金的后续热处理，渗碳处理制成梯度合金等，但这些方法生产设备复杂，生产成本太高，制约着其在凿岩合金上的大批应用。发明专利ZL200310110532.2，ZL200310120819.3等提出粒度非均匀合金的制造方法，都是由粗、细两种颗粒的WC粉末按一定比例制备成钴含量一定的(6～12％)的粒度非均匀合金，不能根据不同性能要求形成系列化产品。
【发明内容】
本发明针对上述不足，提供一种非均匀结构硬质合金的制造方法，使WC组分具有高度分散性，同时控制其平均晶粒度在2.0～3.0微米范围内，合金具有良好的综合性能，并且可以根据不同钴含量的非均匀硬质合金的最终性能要求，快速实现产品系列化。
为了达到此目的，本发明选用粗、细两种或粗、中、细三种粒度的WC粉末，以及Co粉为原料，经湿磨、干燥制粒、压制成型、烧结，得到的非均匀结构的WC-Co硬质合金的平均晶粒度为2.0～3.0微米；其特征在于：在选用原料时，首先设计确定不同钴含量的非均匀结构的WC-Co硬质合金所需WC的磁力标准值Hc标，然后通过使每种粒度的WC粉末按相同工艺分别做成含钴量为10％的硬质合金标样，从而测得每种粒度WC粉末的磁力值Hc粉，使得aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3＝Hc标(公式1)，且a+b+c＝100(公式2)，式中Hc粉1、Hc粉2、Hc粉3分别代表粗、中、细颗粒WC粉的磁力值，a、b、c分别代表粗、中、细颗粒WC粉整个WC粉末原料中所占的重量百分比；根据不同钴含量的非均匀结构的WC-Co硬质合金的综合性能，先确定中颗粒WC粉的重量百分比b为0～40％，由公式1、公式2计算出粗颗粒WC重量百分比a、细颗粒WC重量百分比c。
由于采用了多种粒度WC原料，非均匀结构的WC-Co硬质合金组织中WC组分具有高度分散性，使合金兼具粗颗粒WC的塑性和韧性、中颗粒WC的综合性能、及细颗粒WC的高耐磨性。由于控制了所需原料的平均粒度，使合金的平均晶粒度在2.0～3.0微米范围内。并且可以根据不同钴含量的非均匀硬质合金的最终性能要求，通过本发明的方法确定Hc标和每种粒度WC粉末的磁力值Hc粉，按照配料计算公式，较快地确定原料配比，快速实现产品系列化。
【附图说明】
图1是本发明的非均匀结构WC-Co硬质合金金相结构图。
【具体实施方式】
实施例1：制造钴含量10％的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.5kA/m。选用粗、中、细三种粒度WC粉末，以及Co粉为原料。该三种粒度的WC粉末按相同工艺分别做成含钴量为10％的硬质合金标样，从而测得每一种粒度WC粉末的磁力值Hc粉(以下实施例同)，其中Hc粉1＝6.7kA/m，Hc粉2＝7.8kA/m，Hc粉3＝12.3kA/m，中颗粒WC原料在整个WC粉末原料中(以下实施例同)所占重量百分比b为30％，根据公式1：aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3＝Hc标，公式2：a+b+c＝100，算出a、c分别为44％，26％。
将上述比例的三种WC粉均匀混合，经湿磨、干燥制粒、压制成型、烧结，得到的非均匀结构硬质合金的各项性能和晶粒度详见表1，典型金相结构见图1。(以下实施例同)
实施例2：制造钴含量8％的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.3kA/m。选用粗、中、细三种粒度WC粉末，以及Co粉为原料，其Hc粉值分别为Hc粉1＝7.0kA/m，Hc粉2＝8.0kA/m，Hc粉3＝11.4kA/m，中颗粒WC原料所占重量百分比b为20％，根据公式1：aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3＝Hc标，公式2：a+b+c＝100，算出a、c分别为55％，25％。
实施例3：制造钴含量11％地非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.8kA/m。选用粗、中、细三种粒度WC粉末，以及Co粉为原料，其Hc粉值分别为Hc粉1＝6.6kA/m，Hc粉2＝7.8kA/m，Hc粉3＝12.0kA/m，中颗粒WC原料所占重量百分比b为10％，根据公式1：aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3＝Hc标，公式2：a+b+c＝100，算出a、c分别为51.5％，38.5％。
实施例4：制造钴含量13％的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为7.6kA/m。选用粗、细两种粒度WC粉末，以及Co粉为原料，其Hc粉值分别为Hc粉1＝6.5kA/m，Hc粉3＝11.8kA/m，中颗粒WC原料所占重量百分比b为0，根据公式1：aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3＝Hc标，公式2：a+b+c＝100，算出a、c分别为79％，21％。
实施例5：制造钴含量14.5％的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.3kA/m。选用粗、中、细两种粒度WC粉末，以及Co粉为原料，其Hc粉值分别为Hc粉1＝6.7kA/m，Hc粉2＝8.1kA/m，Hc粉3＝11.3kA/m，中颗粒WC原料所占重量百分比b为35％，根据公式1：aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3＝Hc标，公式2：a+b+c＝100，算出a、c分别为40％，25％。
实施例6：制造钴含量16％的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为7.5kA/m。选用粗、细两种粒度WC粉末，以及Co粉为原料，其Hc粉值分别为Hc粉1＝6.7kA/m，Hc粉3＝11.3kA/m，中颗粒WC原料所占重量百分比b为0，根据公式1：aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3＝Hc标，公式2：a+b+c＝100，算出a、c分别为75％，25％。
表1实施例1～6的各项性能参数值
编号 密度 g/cm3 硬度 HRA 磁力 kA/m 抗弯强度 N/mm2 晶粒度 μm 1 14.50 88.0 8.6 3050 2.2 2 14.73 88.6 10.5 2880 2.6 3 14.94 90.5 12.0 2690 2.4 4 14.20 87.5 6.8 2950 2.8 5 14.10 87.0 7.2 3100 2.2 6 13.90 86.2 7.0 3020 2.0
由以上实施例可以看出，根据不同钴含量的非均匀硬质合金的最终性能要求，通过本发明的方法很快地确定了原料配比，快速实现了产品系列化。