本發明涉及制備硬質合金材料的工藝。
背景技術：
礦山、煤炭和石油鉆探用硬質合金的用量很大，這些鑿巖用硬質合金工具由于技術的限制，多年來變化很小，且這些變化無非是通過精度控制合金純凈度和粘結相組成等。目前礦用硬質合金工具主要采用WC-Co合金。一般情況下，鉆井用、煤炭開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，因為某些性能的提高導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、燒結等工藝，通過這些工藝制備的WC-Co硬質合金的WC晶粒呈連續分布，且具有Co相梯度的合金，細晶一側具有較高的硬度，粗晶一側具有一定的抗彎強度；在燒結時，Co相從粗晶一側遷移至細晶側，其硬度和強度還不夠。隨著自然資源的不斷開發與應用，對礦山用硬質合金的要求越來越高，不僅需要較高強度、較好硬度的硬質合金工具。
技術實現要素：
針對上述技術問題，本發明提供一種可制備硬度較大、強度較高的WC-Co系硬質合金的制備工藝。
本發明采用的技術方案為：制備硬質合金材料的工藝，其包括以下步驟：
（1）將WC粒和Co粒分別進行清洗，除去表面雜質；
（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中混合均勻后進行研磨，得到合金粉；
（4）將合金粉與液體混合，并加入有機粘合劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；
（5）然后將漿料通過噴霧造粒機制成粉末；
（6）再對上述粉末進行熱處理。
作為優選，在WC粒和Co粒中，Co占5—10%。
作為優選，所述液體采用蒸餾水或去離子水，且合金粉與液體的質量比為（2.5—3）：1；所述有機粘合劑采用金屬造粒劑，其加入量為合金粉質量的2—4%。
作為優選，所述噴霧造粒機采用離心噴霧造粒機，離心噴霧造粒機的轉速為5000—8000轉/分。
作為優選，所述噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為250—350℃、出口溫度為100—150℃；干燥空氣的流量為100—200 Nm 3 /h；進料速度為10—20 kg/h。
作為優選，熱處理依次采用固溶、冷壓變形和時效處理。
作為優選，固溶處理的溫度為650—700℃，時間為10—12min。
作為優選，冷壓變形處理的冷壓變形量為30—35%。
作為優選，時效處理的溫度為300—350℃，時間為2—3h。
從以上技術方案可知，本發明通過清洗工藝可除去金屬粉末表面的雜質，提高后續制備的合金純度，然后通過混料和研磨的方式可提高粉末的機械活性，為合金的緊密結合提供較好的基礎；再將WC-Co合金粉造粒和熱處理，可獲得較高的硬度和強度的硬質合金材料。
具體實施方式
下面將詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
制備硬質合金材料的工藝，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粒分別進行清洗，除去表面雜質；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中混合均勻后進行研磨，得到合金粉。然后將合金粉與液體混合，并加入有機粘合劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料，并將漿料通過噴霧造粒機制成粉末；對上述粉末進行熱處理；熱處理依次采用固溶、冷壓變形和時效處理；固溶處理的溫度為650—700℃，時間為10—12min，這樣可控制鎳、鋁在銅基體中的固溶度及晶粒大?。还倘軠囟冗^高，會導致晶粒粗大，降低合金強度；固溶溫度過低，晶粒雖較小，但會導致后續時效處理難以發揮強化合金的作用。冷壓變形處理的冷壓變形量為30—35%；時效處理前對合金進行冷加工變形，可使合金呈現形變強化和時效強化的雙重效果；時效處理的溫度為300—350℃，時間為2—3h；時效處理可析出第二相，產生彌散強化。
實施例1
將95wt %WC粒和5wt %Co粒分別進行清洗，除去表面雜質；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中混合均勻后進行研磨，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量比為2.5：1，并加入合金粉質量的2%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過離心噴霧造粒機進行造粒，其中噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為250℃、出口溫度為100℃、干燥空氣的流量為100 Nm 3 /h、進料速度為10kg/h，離心噴霧造粒機的轉速為5000轉/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℃時效處理3h，得到WC-Co硬質合金材料。測得該材料的硬度為57.2HRC，剪切強度為612.3MPa。
實施例2
將92wt %WC粒和8wt %Co粒分別進行清洗，除去表面雜質；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中混合均勻后進行研磨，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量比為2.8：1，并加入合金粉質量的3%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過離心噴霧造粒機進行造粒，其中離心噴霧造粒機的轉速為6000轉/分，噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為300℃、出口溫度為130℃、干燥空氣的流量為150 Nm 3 /h、進料速度為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℃時效處理2.5h，得到WC-Co硬質合金材料。測得該材料的硬度為68.3HRC，剪切強度為684.4MPa。
實施例3
將90wt %WC粒和10wt %Co粒分別進行清洗，除去表面雜質；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中混合均勻后進行研磨，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量比為3：1，并加入合金粉質量的4%金屬造粒劑攪拌均勻，配制成金屬粉漿料；再將漿料通過離心噴霧造粒機進行造粒，其中離心噴霧造粒機的轉速為8000轉/分，噴霧造粒機干燥空氣的進口溫度為350℃、出口溫度為150℃、干燥空氣的流量為200 Nm 3 /h、進料速度為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℃時效處理2h，得到WC-Co硬質合金材料。測得該材料的硬度為63.2HRC，剪切強度為636.1MPa。
以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在具體實施方式以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。