本发明涉及制备硬质合金材料的工艺。
背景技术：
矿山、煤炭和石油钻探用硬质合金的用量很大，这些凿岩用硬质合金工具由于技术的限制，多年来变化很小，且这些变化无非是通过精度控制合金纯净度和粘结相组成等。目前矿用硬质合金工具主要采用WC-Co合金。一般情况下，钻井用、煤炭开采用和沥青切割用冲击式钻头上的合金组成为WC和6—11%Co，而不同用途的合金，因为某些性能的提高导致另一些性能的降低。如高耐磨合金通常韧性不好，反之，韧性好的合金耐磨性不佳。降低Co含量和提高硬度可减少合金磨损，而增加Co含量和加大WC晶粒度可提高冲击韧性。
目前，WC-Co合金的制备可采用层压法、烧结等工艺，通过这些工艺制备的WC-Co硬质合金的WC晶粒呈连续分布，且具有Co相梯度的合金，细晶一侧具有较高的硬度，粗晶一侧具有一定的抗弯强度；在烧结时，Co相从粗晶一侧迁移至细晶侧，其硬度和强度还不够。随着自然资源的不断开发与应用，对矿山用硬质合金的要求越来越高，不仅需要较高强度、较好硬度的硬质合金工具。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供一种可制备硬度较大、强度较高的WC-Co系硬质合金的制备工艺。
本发明采用的技术方案为：制备硬质合金材料的工艺，其包括以下步骤：
（1）将WC粒和Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；
（2）将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；
（3）再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；
（4）将合金粉与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；
（5）然后将浆料通过喷雾造粒机制成粉末；
（6）再对上述粉末进行热处理。
作为优选，在WC粒和Co粒中，Co占5—10%。
作为优选，所述液体采用蒸馏水或去离子水，且合金粉与液体的质量比为（2.5—3）：1；所述有机粘合剂采用金属造粒剂，其加入量为合金粉质量的2—4%。
作为优选，所述喷雾造粒机采用离心喷雾造粒机，离心喷雾造粒机的转速为5000—8000转/分。
作为优选，所述喷雾造粒机干燥空气的进口温度为250—350℃、出口温度为100—150℃；干燥空气的流量为100—200 Nm 3 /h；进料速度为10—20 kg/h。
作为优选，热处理依次采用固溶、冷压变形和时效处理。
作为优选，固溶处理的温度为650—700℃，时间为10—12min。
作为优选，冷压变形处理的冷压变形量为30—35%。
作为优选，时效处理的温度为300—350℃，时间为2—3h。
从以上技术方案可知，本发明通过清洗工艺可除去金属粉末表面的杂质，提高后续制备的合金纯度，然后通过混料和研磨的方式可提高粉末的机械活性，为合金的紧密结合提供较好的基础；再将WC-Co合金粉造粒和热处理，可获得较高的硬度和强度的硬质合金材料。
具体实施方式
下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
制备硬质合金材料的工艺，其包括以下步骤：
以WC、Co粒为原料，并按Co的含量为5—10wt%配料；然后将WC粒和Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉。然后将合金粉与液体混合，并加入有机粘合剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料，并将浆料通过喷雾造粒机制成粉末；对上述粉末进行热处理；热处理依次采用固溶、冷压变形和时效处理；固溶处理的温度为650—700℃，时间为10—12min，这样可控制镍、铝在铜基体中的固溶度及晶粒大小；固溶温度过高，会导致晶粒粗大，降低合金强度；固溶温度过低，晶粒虽较小，但会导致后续时效处理难以发挥强化合金的作用。冷压变形处理的冷压变形量为30—35%；时效处理前对合金进行冷加工变形，可使合金呈现形变强化和时效强化的双重效果；时效处理的温度为300—350℃，时间为2—3h；时效处理可析出第二相，产生弥散强化。
实施例1
将95wt %WC粒和5wt %Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；接着合金粉与蒸馏水混合，且合金粉与蒸馏水的质量比为2.5：1，并加入合金粉质量的2%金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过离心喷雾造粒机进行造粒，其中喷雾造粒机干燥空气的进口温度为250℃、出口温度为100℃、干燥空气的流量为100 Nm 3 /h、进料速度为10kg/h，离心喷雾造粒机的转速为5000转/分；随后以650℃固溶处理12min；接着冷压变形处理，冷压变形量为30%；最后以300℃时效处理3h，得到WC-Co硬质合金材料。测得该材料的硬度为57.2HRC，剪切强度为612.3MPa。
实施例2
将92wt %WC粒和8wt %Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；接着将合金粉与去离子水混合，且合金粉与去离子水的质量比为2.8：1，并加入合金粉质量的3%金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过离心喷雾造粒机进行造粒，其中离心喷雾造粒机的转速为6000转/分，喷雾造粒机干燥空气的进口温度为300℃、出口温度为130℃、干燥空气的流量为150 Nm 3 /h、进料速度为15 kg/h；随后以680℃固溶处理11min；接着冷压变形处理，冷压变形量为32%；最后以330℃时效处理2.5h，得到WC-Co硬质合金材料。测得该材料的硬度为68.3HRC，剪切强度为684.4MPa。
实施例3
将90wt %WC粒和10wt %Co粒分别进行清洗，除去表面杂质；将清洗后的WC粒和Co分别粉碎成粉粒；再将上述粉粒在混料机中混合均匀后进行研磨，得到合金粉；接着将合金粉与去离子水混合，且合金粉与去离子水的质量比为3：1，并加入合金粉质量的4%金属造粒剂搅拌均匀，配制成金属粉浆料；再将浆料通过离心喷雾造粒机进行造粒，其中离心喷雾造粒机的转速为8000转/分，喷雾造粒机干燥空气的进口温度为350℃、出口温度为150℃、干燥空气的流量为200 Nm 3 /h、进料速度为20 kg/h；随后以700℃固溶处理10min；接着冷压变形处理，冷压变形量为35%；最后以350℃时效处理2h，得到WC-Co硬质合金材料。测得该材料的硬度为63.2HRC，剪切强度为636.1MPa。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。