本發明屬于硬質合金制備領域，具體涉及一種鎢粉分級制備超粗晶粒硬質合金的方法。

背景技術：

鎢以純金屬和合金的形式在現代科學技術中得到了廣泛的應用,特別是用于鋼鐵的合金劑,碳化鎢基硬質合金,以及耐磨、耐蝕和高溫合金。其中超粗鎢粉是制備超粗碳化鎢的重要原料,其產品具有與中、細碳化鎢不同的性能與用途,具有高溫缺陷少、顯微硬度高、微觀應變小等一系列優點,廣泛用于地礦工具、沖壓模具、石油鉆頭、隧道掘進刀具、高速切削車刀、硬面材料等領域。

目前工業上生產鎢粉的工藝主要是將仲鎢酸鎢粉末鍛燒成黃鎢或藍鎢,然后在氫氣中還原制備鎢粉,這種方法制備的鎢粉是很規則的多晶形,粉末粒度大多控制在2-5μm，20世紀年代中期開始興起的在氧化鎢中摻堿金屬鹽的中溫

還原法,可以使鎢粉的粒度成倍增長，就鎢粉平均度而言,添加li的工藝是見效最明顯的,但在鎢粉中殘留的li含量很大，na也有促進鎢粉顆粒發育的作用。同時有研究表明,在仲鎢酸鎢中添加少量的堿金屬元素,不但能提高鎢粉的費氏粒度,而且可以提高鎢粉的均勻性，摻雜li元素能大幅度地提高鎢粉的費氏粒度,但使粉末粒度分布變寬,均勻性變差。采用na、li共摻,在提高鎢粉粒度的同時,其均勻性有所改善,可以獲得較為滿意的綜合效果。辛延君等人在“仲鎢酸銨還原制備超粗球形鎢粉”中研究表明以鎢酸銨溶液原料，加入堿金屬鹽，可直接制備出流動性良好，近球形，晶粒發育完整且均勻的粗晶鎢粉。譚征在“na元素摻雜方式對超粗晶碳化鎢及其合金性能的影響”中指出以鎢酸銨晶體為原料，在原料中摻入na2wo4·2h2o，易于獲得粒度較粗的鎢顆粒，且在后續獲得的合金性能良好的超粗晶wc-10co合金性能。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點，提供一種鎢粉分級制備超粗晶粒硬質合金的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種鎢粉分級制備超粗晶粒硬質合金的方法，包括下述步驟：

1)：將仲鎢酸銨晶體在堿金屬溶液中進行浸泡，得到摻堿仲鎢酸銨；所述的摻堿仲鎢酸銨的堿金屬的摻入量為50-300ppm；

2)：將步驟1)得到的摻堿仲鎢酸銨回轉爐煅燒得到黃鎢，繼而將黃鎢經過高溫還原得到鎢粉；所述的鎢粉經高溫碳化得到碳化鎢。

步驟2)中所述的鎢粉經過氣流粉碎分級機，去除鎢粉中的細顆粒得到分級的粗顆粒鎢粉；所述的粗顆粒鎢粉的粒徑大于20μm；然后將得到的粗顆粒鎢粉進行高溫碳化得到碳化鎢。

所述的堿金屬溶液為naoh、lioh或者koh中的一種或者幾種混合。

所述的碳化鎢制備的硬質合金的平均粒徑大于6μm，孔隙度在a02-b02之間。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

相對于現有技術中在仲鎢酸銨(apt)中加入na2wo4·2h2o，本發明中以堿金屬溶液的形式加入，使得堿金屬的量更容易控制，通過堿金屬溶液的浸泡烘干后得到的摻堿仲鎢酸銨，粒徑分布更加均勻，即可使后續得到的粗顆粒鎢粉粒徑分布更加均勻，使最終制得的合金得到更優異的性能。此外，本發明中采用naoh、lioh或者koh作為原料，相對于添加鎢酸鹽，成本更加低廉。

同時，最為優選，將得到的鎢粉進行粗顆粒分級，得到粒徑大于20μm的粗顆粒鎢粉，可以實現最終的合金性能更優。

附圖說明

圖1示出實施例1摻雜naoh后的apt的sem照片；

圖2示出對比例1中摻雜鎢酸鈉的sem照片；

圖3示出實施例1摻雜naoh后的apt粒徑分布圖；

圖4示出實施例1黃鎢的sem照片；

圖5示出實施例1的鎢粉的sem照片；

圖6示出實施例1的碳化鎢的sem照片；

圖7示出對比例1的碳化鎢的sem照片；

圖8示出實施例1的合金金相圖片。

具體實施方式

為了使本技術領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和最佳實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1：

1)摻堿金屬的制備：將仲鎢酸銨晶體在naoh溶液中進行浸泡，得到摻堿仲鎢酸銨；所述的摻堿仲鎢酸銨的na金屬的摻入量為100ppm；其中原料仲鎢酸銨晶體采購自贛州海龍鎢鉬有限公司，其費式粒徑大于30μm。

2)：將步驟1)得到的摻堿仲鎢酸銨經回轉爐煅燒得到黃鎢，煅燒溫度為700-730℃。

3)：繼而將黃鎢經過高溫還原得到鎢粉；高溫還原工藝選用自動高溫十五管還原爐，還原溫度為1000℃。

4)：將步驟3)得到的所述的鎢粉經高溫碳化得到碳化鎢粉。碳化溫度采用2200℃高溫下碳化，得到碳化鎢粉。

5)：將碳化鎢粉末與鈷粉混合，利用粉末冶金工藝制成wc-10co硬質合金

實施例2-3：

實施例2與實施例1制備方法相同，區別僅在于選用的堿金屬不同，實施例2選用的堿金屬為lioh，且摻雜量為30ppm，實施例3選用的堿金屬為lioh，且摻雜量為200ppm。

實施例4：

實施例4與實施例1制備方法相同，區別僅在于，步驟2)中所述的鎢粉經過氣流粉碎分級機，去除鎢粉中的細顆粒得到分級的粗顆粒鎢粉；所述的粗顆粒鎢粉的粒徑大于20μm；然后將得到的粗顆粒鎢粉進行高溫碳化得到碳化鎢。

對比例1：

對比例1與實施例1相同，區別僅在于，步驟1)中添加的堿金屬為na2wo4·2h2o。

其中，實施例1相對于實施例2-3而言，效果最好，以實施例1為例，進行性能測試說明：

1.1.摻堿apt的性能測試：

圖1示出實施例1摻雜naoh后的apt的sem照片，圖2示出對比例中摻雜鎢酸鈉的sem照片。

表1中示出實施例1與對比例1中得到的摻雜堿金屬后的apt的粒徑分布。圖3示出粒徑分布圖。

表1

從表中以及圖中可知，摻雜naoh生產的apt均勻性明顯優于采用對比例中摻雜鎢酸鈉的sem照片。主要表現在實施例1中+150～-200目數量較多，而+100和-325目較少。

1.2摻堿金屬對生產黃鎢性能的影響

表2示出摻堿金屬對生產黃鎢性能的影響，從表2可以看出實施例1中摻na后生產出來的黃鎢fsss和hb比平時對比例中生產的黃鎢fsss和hb左右高很多，摻na后會使黃鎢粒度和松比升高；從篩分看以及圖4示出的實施例1中sem照片可以看出，apt摻na生產的黃鎢延續了apt的篩分形態，呈正態分布，粒度集中、均勻。

表2

1.3摻堿金屬對粗顆粒鎢粉性能的影響

表3示出摻堿金屬對粗顆粒鎢粉性能的影響，從表3可以看出實施例1摻na的apt生產的鎢粉對比例1生產的鎢粉粒度、研磨粒度相近，但是松比和拍實密度apt摻na生產的鎢粉明顯高很多。圖5示出實施例1的鎢粉的sem照片。

表3

1.4摻堿金屬對碳化鎢的影響

表4

通過表4可以看出實施例1比對比例1研磨粒度、松比、拍實都高。

1.5摻堿金屬對超粗晶合金的影響

表5示出摻堿金屬對超粗晶合金性能的影響，從表中以及圖8中可以看出實施例1摻na的apt生產的合金比對比例1生產的合金無論是密度，硬度還有橫向斷裂強度以及晶粒度均有較好的性能，同時，實施例4增加了分級步驟后，也能提高合金的性能。

表5

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。