纳米 WC -Co 硬质合金材料作为纳米科技与传统硬质合金产业相结合的产物 ,通过将高强度 、高韧性的金属 Co 与高硬度 、高耐磨的陶瓷相 WC 进行纳米/纳米型复合 ,有效地解决了传统硬质合金硬度与强度之间的矛盾 ,实现了“双高” ,从而可满足发展日益迅猛的 I T 产业 、电子技术和计算机工业对高性能 、高质量微型钻头的大批量需求 ,以及其他重要工业领域的迫切需要 。美国 、日本 、德国 、中国 、瑞士 、俄罗斯 、韩国 、英国等国家对此的研究力度都相当大 ,纳米WC -Co 硬质合金材料已经成为“难熔金属与硬质材料” 领域内各国科学家竞相研究的热点 。纳米 WC -Co 硬质合金性能优越 , 应用广泛 ,但制备难度大 。其中最关键的工序是纳米 WC -Co 复合粉末的制备及其烧结工序 。
纳米WC -Co 复合粉末制备方法较多 , 总起来可以分为气相法(如化学气相反应法)、液相法(如共沉淀法)和固相法(如高能球磨法)以及它们之间的组合(如气固相法),其中比较有代表性的有如下几种工艺方法：
喷雾转化工艺有如下优点 :(1)通过溶液混合可以实现分子级的 W 、Co 的均匀混合 ,易于添加不同的添加物 ;(2)用传统的原料和设备就可生产 ;(3)适于在线控制并可实现自动控制 ;(4)生产系统为封闭型 ,减少了生产资料的浪费和对环境的污染 ;(5)可制得小于 50 nm 的 WC -Co 粉末 , 并可达到 20 ～ 40nm 的粒度范围。
共沉淀(C -Precipitation)法通过偏钨酸铵或钨酸钠与氢氧化钴或醋酸钴的共沉淀反应得到前驱体 , 再将前驱体置入H2中于600 ～ 700 ℃发生还反应 ,继而在 700 ℃的 CO/CO2 混合气体中直接碳化得纳米 WC -Co 复合粉末 ,最后 , 置入 N2 中冷却至室温 。其关键在于如何合理控制 CO/CO2 的比例 ,使微米尺寸的前驱体经过还原和碳化反应全部破碎成纳米级 WC -Co 颗粒。
气相渗碳法采用聚合物前驱体 ,如聚丙烯氰作为碳源 ,以醋酸钴作为添加剂 ,通过化学反应和烧结而得到纳米 WC -Co 粉末。
喷雾转化 -流化床连续还原碳化工艺通过在流化床中用氢还原及用含碳气体碳化 ,一次制备超细硬质合金复合粉 ,并可以满足任一牌号对粉末成分的要求 。
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