纳米复合WC-Co粉末的烧结研究进展

纳米复合WC-Co粉末的烧结是纳米晶WC-Co硬质合金制备的关键。主要阐述了纳米复合WC-Co粉末的烧结研究进展,包括纳米复合粉末的烧结特性、烧结机理和常用的烧结方法。

纳米复合WC-Co粉末的热压烧结

以WC-6Co纳米复合粉末为原料热压烧结了硬质合金试样,研究了烧结温度、保温时间和VC抑晶剂对抗弯强度和洛氏硬度的影响。结果表明:在保温时间为1h时,纳米复合WC-6Co的最佳热压烧结温度为1350℃;加入质量分数为1.2％VC后在该制度下热压烧结,可以得到晶粒为200～300nm超细硬质合金。

纳米WC-Co粉末的研究现状及应用

简要介绍了纳米粉末的特性及制备技术,重点探讨了目前纳米WC-Co粉末国内外研究现状及应用。

一种新型热喷涂WC-FeCrAl粉末与标准WC-Co粉末的对比研究

本文对比分析了一种WC-FeCrAl基喷涂粉末和标准WC-Co粉末的性能、喷涂焰流特点、涂层的喷涂堆积特点和涂层性质,并对两种喷涂粉末和喷涂涂层进行了XRD分析。任何类型的热喷涂涂层是由单个喷涂粉末堆积而成,本文以此为研究切入点。一种新的检测方法可以在极短的暴露时间中记录喷涂焰流中喷涂粉末的行程从而实现对这些粉末状态的检测[1]。研究发现,对于这两种粉末材料,喷涂参数和涂层性质之间的相互依赖性大体是一样的,不同之处主要在于喷涂过程中材料的相稳定性。XRD测试表明,标准的WC-Co粉末中,WC没有表现出任何可识别的相转移,然而却在WC-FeCrAl粉末中发现W2C的形成以及基材的氧化。

纳米晶WC-Co复合粉末制备的研究

采用W,C,Co粉末为原料,通过机械活化-反应热处理工艺制备出晶粒尺寸为30.5nm的WC-Co复合粉末。研究发现该工艺具有以下特征:反应温度低,反应速度快。在800℃热处理时已有大量的WC生成。在850℃保温25min,W2C就完成了向WC的转化。经900℃保温35min制得纳米晶粒WC-Co复合粉末。

喷雾转换法制备纳米WC-Co复合粉末的研究现状

介绍了纳米WC-Co复合粉末喷雾转化制备方法,该方法具有流程短、组元分布均匀、制造成本低等优点,被广泛、深入地研究,从而衍生出多种纳米WC-Co复合粉末制备法。

纳米WC-Co复合粉末形貌的影响因素

随着现代工业的快速发展,纳米WC-Co复合粉末得到越来越广泛的应用,具有巨大的市场发展潜力。分别以偏钨酸铵(AMT)、可溶性钴盐、有机碳和超纯碳黑为原材料,采用喷雾转化和连续低温还原碳化法制备纳米WC-Co复合粉末,研究雾化转速、转化温度、碳源的选取对纳米WC-Co复合粉末形貌的影响。研究表明:纳米WC-Co复合粉末呈空壳球形结构,晶粒尺寸在100 nm以下,壳体有大量孔隙并存在破裂现象,Co相以fcc结构存在。在一定范围内,随雾化转速降低,颗粒尺寸增大;随转化温度升高,粉末球形化程度降低;有机碳源制备的复合粉末比碳黑制备的颗粒尺寸更大,壳壁更薄。

碳源对超细WC-Co复合粉末性能的影响

分别以有机碳、超纯炭黑为碳源,可溶性钨盐、钴盐为原材料,采用喷雾干燥、低温还原碳化法制备超细WC-Co复合粉末。对两种不同碳源制得的WC-Co复合粉末进行碳含量、氧含量、松装密度、BET比表面积、激光粒度分布测定、形貌观察和物相分析。研究碳源对超细WC-Co复合粉末性能的影响。结果表明:两种碳源制备的复合粉末都呈空壳球形结构,比表面积均大于2 m^2/g,一次颗粒尺寸在100～200 nm之间,空壳球体平均粒径在30～50μm之间。有机碳制备的复合粉末的一次颗粒间孔隙度更高,空壳球体壁厚更薄,粉末松装密度更低,所需的还原碳化温度更低、时间更短。

机械活化-反应热处理制备纳米晶WC-Co复合粉末

以W,C,Co为原料粉末,经机械活化-反应热处理工艺制备纳米晶WC-Co复合粉末。结果表明:活化粉末的固相反应具有以下特征:反应温度低,反应速度快。在800℃热处理时已有大量WC生成。在850℃保温25minW2C完成了向WC的转化。经900℃保温35min制备了晶粒尺寸为30.5nm的WC-Co复合粉末。

WC-Co耐磨耐腐蚀涂层粉末规模化制备的研究

为有效解决超细/纳米WC-Co在热喷涂时容易脱碳的相关问题,制备耐磨性与耐腐蚀性良好的涂层粉末,并切实广泛应用于工业领域。基于原位合成技术批量化制备的WC-Co粉末为原料,在保持既有喷涂喂料粉末的前提下,通过超音速火焰喷涂工艺(HVOF)规模化制备超细结构WC-Co涂层。试验结果表明,WC-Co涂层粉末的耐磨粒磨损性能与耐腐蚀性能较好。

喷雾转化法制备WC-Co复合粉末制备硬质合金的研究进展

综述了国内外以钨源、钴源或钨源、钴源、碳源通过喷雾转化法制备WC-Co复合粉末及硬质合金制备的研究进展。主要讨论制备WC-Co粉末及硬质合金的思路、方法、工艺参数和合金性能,为喷雾转化法制备WC-Co复合粉末制备硬质合金提供研究思路及方法。通过不断优化、改进制备工艺和方法可制备出工艺流程短、组元分布均匀、杂质含量低、粒度分布窄、晶粒度小、成本低的WC-Co复合粉末。

碳源对喷雾转化法制备WC-Co复合粉末的影响

以偏钨酸铵、醋酸钴、有机碳源或炭黑经喷雾干燥后的前驱体粉末为原料,在N2气氛中进行原位还原碳化,制备超细WC-Co复合粉末。采用DSC研究还原碳化过程中的相变过程,并用XRD分析不同工艺下复合粉末的物相组成,利用SEM分析复合粉末经磷酸浸蚀前后的微观形貌,结合纳米测量软件测量浸蚀前后晶粒粒度分布。结果表明:2种碳源的粉末在低于900℃的温度下可发生还原反应,以有机碳为碳源的粉末较炭黑的还原温度低。在950℃的碳化温度条件下,炭黑为碳源的复合粉末所需要的碳化时间长,制备得到的晶粒大,WC的晶粒度为0.29μm,WC-Co复合粉末二次颗粒是由金属钴粘结细小的碳化钨晶粒而成。有机碳制备的晶粒细小并且较均匀,WC的晶粒度为0.16μm,碳化钨晶粒间会形成烧结颈,经过磷酸浸蚀后,其烧结颈结构不会破坏。

ICP-OES测定纳米WC-Co复合粉末中的钴含量

采用硝酸酸浸处理WC-Co复合粉末样品,以电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)测定WC-Co复合粉末样品中的钴元素。考察了对酸种类、酸用量以及浸泡时间等几个关键因素对测定结果的影响,并进行了精密度试验和准确度试验。在仪器最佳工作状态下,选取Co237.862 nm作为分析谱线,方法的线性相关系数R2=0.99998,该方法的相对标准偏差(RSD,n=11)<1%,加标回收率在101%~105%之间。实验结果表明:该方法具有较高的精密度和准确度,能满足生产中WC-Co复合粉末钴元素的快速测定。

冷喷涂制备纳米结构超硬WC-Co涂层及其结构表征

采用纳米结构WC-12Co粉末通过冷喷涂方法制备了纳米结构WC-Co涂层,测量了粉末粒子沉积的临界速度。通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜表征了涂层微观结构,采用维氏硬度计测定了涂层显微硬度。研究了单个WC-Co粉末粒子的沉积行为,为了比较分析涂层与相应烧结块材的性能差异,测量了WC颗粒尺寸。研究结果表明,采用纳米结构WC-12Co粉末可以成功制备纳米结构WC-Co涂层;涂层组织致密,喷涂粉末中的纳米结构在冷喷涂过程中完全移植到了涂层。涂层的维氏显微硬度达到1820 HV0．3,与相应烧结纳米WC-Co块材的硬度相当。并对WC-Co粉末的沉积行为与粉末结构对涂层的影响进行了分析讨论。

XRD技术在纳米WC-Co复合粉制备过程中的应用

介绍了X射线衍射技术(XRD)的原理及其在钨粉末冶金中的运用,并结合笔者对纳米WC-Co复合粉的研究,重点介绍了XRD技术在纳米WC-Co复合粉制备过程中的应用,包括物相定性分析、晶粒尺寸测定及点阵参数测定等方面的应用。以可溶钴盐、偏钨酸铵(AMT)、有机碳源为主要原料,通过喷雾转化、连续低温还原碳化法制备出了纳米晶WC-Co复合粉,用XRD技术对制备过程中样品进行分析,结果表明:采用喷雾转化、连续低温还原碳化工艺可制备出仅有WC和Co两相的复合粉末,W被完全碳化,WC晶粒度约60nm,Co相为面心立方结构。

超音速火焰喷涂法制备超细结构WC-Co涂层及其结构与性能表征

目前WC-Co类硬质合金涂层主要采用微米级粗粉制备。本文作者以WO2.9、Co3O4和碳黑为原料,利用原位反应合成技术制备超细WC-Co复合粉。配碳量(质量分数)为17.04%时(理论配碳量为16.83%),合成的WC-12Co超细粉末中只含有WC和Co两种物相,粉末平均粒径为210 nm。团聚造粒后利用超音速火焰喷涂技术在40Cr钢表面制备超细结构的WC-12Co硬质合金涂层,涂层中WC颗粒尺寸非常均匀,平均粒径为300 nm,与Co相结合紧密。与普通商业化粉末制备的涂层相比,该涂层的致密性、硬度和耐磨性都显著提高,平均硬度达到1 300 HV0.3,比普通商业化粉末涂层的平均硬度高30%,尤其在大载荷下耐磨性能更佳,显示超细WC-Co复合粉在制备高性能硬质合金涂层方面具有突出的优势。

氧化物混合粉原位反应制备超细WC-Co复合粉的研究

研究了WO3、Co3O4和碳黑混合粉经高能球磨后在真空炉中还原和碳化生成WC-Co复合粉的工艺过程。结果表明：高能球磨时间对混合粉末粒径、复合粉纯度和尺寸有重要影响;超细混合粉具有高的反应活性,使反应在较低温度下完成;制备的复合粉细小均匀,无杂相,平均粒径约300nm。本文提出的真空条件下一步还原碳化获得超细WC-Co复合粉的创新技术路线对改进传统技术长周期制备WC-Co复合粉,进而显著节省资源和能源具有十分重要的意义。

用球磨法制取WC-Co纳米粉

研究了利用高能球磨法制备纳米WC Co混合粉末的可能性 ,以及球磨时间和WC Co纳米粉末粒度的关系。结果表明 :随着球磨时间的延长 ,WC Co纳米粉末的粒度逐渐变小 ,当球磨时间超过 30h后获得了粒度为 10 0nm以下的WC Co纳米粉末。

超细WC-Co硬质合金的烧结

利用超细材料烧结领域的一种新技术——脉冲电流烧结技术,对用高能球磨法制备出的WC—Co亚微米-纳米粉末进行烧结。样品采用JXA-840型扫描电子显微镜(SEM)等仪器进行分析和测试,结果表明:在脉冲电流烧结后获得超细WC-Co硬质合金,与传统的WC-Co硬质合金相比,超细WC-Co硬质合金具有更高的硬度(HRA92.5～94)和耐磨性,另外,通过实验获得了最佳的烧结工艺参数。

纳米/超细晶WC-Co类硬质合金的研究进展

制备纳米/超细晶WC-Co类硬质合金的两大关键因素是优质纳米/超细晶WC-Co复合粉末的制备和烧结过程中晶粒长大过程的控制。从纳米/超细晶WC-Co复合粉末的制备技术和纳米/超细晶硬质合金的烧结技术两方面,综合评述了近年来国内外的研究进展,并展望了纳米/超细晶硬质合金的发展前景和今后研究开发的重点。