降低钨钴硬质合金烧结温度的实验new

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1、第3卷第3期过程工程学报Vol.3No.32003年6月TheChineseJournalofProcessEngineeringJune2003降低钨钴硬质合金烧结温度的实验方勤方，周辉峰，李洵[中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京100083]摘要：通过减小WC粉体的粒径及添加微量元素的方法，并运用差热分析及金相技术，研究了降低钨钴硬质合金烧结温度的新途径；确定WC粉体平均粒径为1.65µm时，其烧结温度可降低o到960C.在保证硬质合金整体机械性能的前提下，可减少对预植入硬质合金中的单晶金

2、刚石的热损伤.关键词：钨钴硬质合金；细化处理；烧结温度；差热分析；金相中图分类号：TF124.8文献标识码：A文章编号：1009−606X(2003)03−0265−041前言金刚石薄膜涂层硬质合金刀具是合成金刚石薄膜技术的重要应用之一，该类刀具具有制备过程相对简单、刀面形状可以复杂、切削性能明显提高等特点，市场应用潜力巨大.钨钴类硬质合金中钴的存在往往影响了金刚石薄膜与硬质合金基底之间的粘接强度，为此，[1]需要对硬质合金基底进行表面改性，李洵等提出了在硬质合金表面预植入人造单晶金刚石微粉的o新的表面

3、改性方法.但这又带来另一个技术难题：常规的硬质合金工艺烧结温度在1400C左右，在高温下，预植入的单晶金刚石会受到严重的热损伤，也降低了硬质合金对金刚石的包镶能力.本文运用差热分析技术研究了控制硬质合金烧结温度的方法及粉料的烧结特性.2实验原料：市售200目WC粉(粒径范围在80∼30µm之间，平均约70µm)；将这种WC粉料经过细化处理成平均粒径为1.65µm的细粒WC(粒径范围在0.5∼3.0µm之间)；市售200目(平均粒径约70µm)钴粉；YG6硬质合金成品(粒径1∼2mm)等.球磨机：XH−1

4、型三维混料机(武汉探矿机械厂生产).对磨介质为WC球，粉碎时间72h.细化处理设备：SQ−50型气流粉碎机(上海化工机械三厂生产).进料压力0.3MPa，细化压力1.0MPa，进料速度200g/h.差热分析仪器：LCP−1型差热分析仪(北京光学仪器厂生产).实验条件为：参比物钨粉(W,化o−3学纯，粒径约70µm)，样品直接装入氧化铝坩埚中.最高加热温度1450C，真空度(10∼20)×10Pa，o加热速度15∼20C/min.热压烧结机：RYL−15热压机(机械工业部郑州磨料磨具研究所生产).3结果与

5、讨论3.1WC粉体特征及细化处理200目WC原料粉体颗粒的形貌以棱角明显的长柱状和三角状为主[图1(a)]，粉体粒径分布比收稿日期：2002−09−20，修回日期：2003−04−14基金项目：国土资源部“九五”重大地质科技项目(编号：9505402−2)作者简介：方勤方(1956−)，男，浙江省淳安县人，博士，高级工程师，矿物学材料学专业，从事材料学、矿物学及仪器分析方面的教学与科研工作，Tel：(010)82322631.266过程工程学报3卷较宽，主要集中在80∼30µm之间.经过72h球磨后，其

6、粉体粒径明显减小[图1(b)]，但粒径仍大小不一.而经过超细处理后的WC粉体，颗粒形态以圆形和椭圆形为主[图1(c)]，粒径分布范围在0.5∼3.0µm之间，平均粒径为1.65µm.2µm2µm2µm(a)WCpowder(averagediameter70µm)(b)WCpowderafterballmillingfor72h(c)WCpowderaftersubmicronprocess图1WC粉体颗粒TEM形貌图Fig.1Transmissionelectronmicroscopeof

7、WCpowder细化处理前、后的WC粉体样品分别用ICP等离子光谱测定了其中Fe,Mn,Na,Al,Mg,Ca元素的含量(表1)，以考察细化处理工艺对WC粉体的污染情况.可以看出，上述元素中，Al的含量变化最大，这是因刚玉磨具的微量磨损所致，但万分之五左右的氧化铝不会对硬质合金的性能产生明显的影响，其它元素则变化不大.表1细化处理前后WC粉体中微量元素含量、总碳量、含氧量及游离碳含量Table1Contentoftraceelement,totalcarbon,oxygenandfreecarbonin

8、theWCpowder−6Traceelementcontent(×10)TotalcarbonOxygenFreecarbonSubmicronprocessFeAlCaMgNaMn(%)(%)(%)Before99.7164.40127.818.1947.800.685.870.25≤0.05After76.48555.6119.116.5547.600.455.840.16≤0.05WC粉体中的总碳量、含氧量和游离碳含量是确定WC粉体