纳米wcco复合粉末的制备及其烧结技术应用研究现状

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1、第23卷增刊V01．23Supplement硬质合金cEMENTEDcARBIDE2006年9月Sep．2006≯妇鞋坐业≮轰巢集骠毒1前言纳米WC—Co复合粉末的制备及其烧结技术应用研究现状雷纯鹏(南昌硬质合金有限责任公司，江西，330013)摘要简要介绍了纳米WC—Co复合粉末的制备方法和纳米晶硬质合金的烧结行为及其新型烧结技术。关键词纳米粉纳米晶硬质合金烧结行为烧结技术传统的硬质合金因为其特殊的耐磨性、高硬度和优良的断裂韧性等性能，在切削工具、模具、矿用合金工具等领域得到了广泛的应用，并逐渐渗透到

2、耐磨耐蚀零件和结构件领域，如用作高压容器的柱塞、液缸，精密轧辊、裁纸刀等。但是，随现代科学技术的发展，传统的硬质合金制品由于其自身存在的缺陷(韧性较差，易发生脆断，且硬度也有待于提高)已难以满足严峻、苛刻使用环境对材料性能提出的更高要求。为进一步改善硬质合金制品的机械性能，人们进行了相当广泛的探索，致力于制备出兼有高硬度和高强度，高耐磨性和高韧性、抗氧化和耐腐蚀等一系列重要的物理、力学性能的制品，以满足如印刷线路板和集成电路板、点阵打印机用打印针头、整体孔加工工具、精密微型模具、木工工具等及其它耐高温、

3、耐磨、耐冲蚀工具如高压喷嘴、阀门等领域的高性能要求1”。众多研究表明，硬质合金综合性能得以改善的途径主要有细化晶粒、涂层增磨、层状复合、梯度复合等四。其中细化晶粒做为一种最有效的解决途径，倍受瞩目。本文围绕细化晶粒这一主题介绍了目前纳米WC—Co复合粉末的制备方法，简述了纳米晶硬质合金的烧结行为及其烧结技术，并综合归纳出了制备纳米晶硬质合金存在的问题和发展前景。2纳米WC—Co复合粉末的制备2．1气相反应法等其它合成方法所谓气相反应法是指呈气相的金属与活性气体在一定环境下反应生成金属化合物，冷凝后得到纳

4、米粉末的方法。日本学者在这方面有较早的研究。文献131报道，采用WCl6和CH4为原料在1300—1400。C反应，冷却后可以获得20-30nm的WC粉末。龟山哲也的研究表明【4’51，采用高频等离子合成的方法，以Ar气为载体，将活性气体CH。输入高温区，在气相中碳化，可以得到WCl一X超微粉，其粒径为5-20nm。文献【6】报道采用高频感应加热合成法，通过电弧放电使W气化，充入CH。活性气体，冷却收集可得到10—35nm的WC粉。此外，还有离子电弧法[-q，以石墨棒为阳极，W作阴极，通过电弧放电可化合

5、生成WCl一X超微粉，其粒径一般为12nm。2。2原位渗碳还原法原位渗碳还原法是Yuntian等【81开发成功的一种新的WC—Co复合粉末合成方法。该法首先通过将钨酸铵／硝酸钴混合溶液(按一定比例配制)在热板上进行干燥分解获得的黑色物料A，然后A与聚丙烯晴(作为原始聚合物的原位碳源)混合后在高于400。C的热板上分解可得到黑色物料B，将B置人管作者简介：雷纯鹏【1977一)男．硕士．研究方向：细晶钨制品的制备殛研究。硬质合金第23卷式炉中，通人90％Ar一10％H2混合气体，在800-900T：下，反应

6、可制得粒径为50—80hm的WC—Co复合粉末。2．3均匀共沉淀法Muhammed等唧的研究结果表明，采用钨酸钠或钨酸氨(CH4)。(H2W。20。0)和醋酸钴共沉淀的方法可获得含有【H2C02W。。o,d}的固态盐作为WC-Co前驱体粉末，该粉末再通过H：还原和碳化工序可制成约50rim的WC—Co复合粉末。但由于W／Co原子比固定，适用面窄。若以(NH4)。0【H：W，2042】和钴的氢氧化物为原料共沉淀来制备WC—Co前驱体粉末，则可以设计w／Co的百分含量，获得不同成分的W—Co复合粉末Ilq1

7、1】。2．4喷射一沉积转化法喷射一沉积转化法又可称热化学法或流化床法。美国MeCandish等【12】以一定比例的(CH4)6(H2W。200·4H20和氯化钴CoC乜·nH20或Co(en)3W04和H2W04为原料，配制成水溶液，经喷雾干燥、流化床还原、碳化反应可生成20—50nm的粒度均匀的WC—Co复合粉末。该法在美国Nanodyne公司已获得成功的应用。2．5高能球磨机械合金化法机械合金化法是使用两种或多种粉末通过高能球磨，在低温下合成材料的一种方法。毛昌辉等1”1采用此法，将WC—C010％

8、粉直接混合后，高能球磨40h，获得了平均晶粒度为10nm的WC颗粒，其表面均匀的涂覆着钴相。而马学呜等【14】则直接以W、C、Co为原料，混合、球磨100h合成出了11．3nm的WC—Co复合粉末。此外，El—Eskandarany掣15'1司利用化学机械合金化法，以WO，、MgO、C粉为原料，在N：或H：一Ar保护气氛中球磨，同时，发生爆炸还原反应生成W和MgO，然后通过W和C之间的扩散反应可合成W：C和WC，其晶粒度约为4—20nm。3