降低WC-Co 硬质合金成本的一个途径
发布时间:2017-09-18 22:19
作者:互联网
来源:
60
传统的WC-Co硬质
合金力学性能优异,占整个硬质合
金产品的一半以上,有非常突出的地位,但Co稀缺昂贵,如果能用其它
金属部分或全部替代Co来充当硬质合金中的
粘结相,则可降低WC-Co硬质合金
成本,特别是利用率不到100%的硬质合金制品(如辊环)如果完全使用Co作为粘结相,则不仅成本高而且造成
钴资源浪费。中南大学探索了用Fe与Ni部分或全部替代Co作为粘结相的有效性。他们比较了传统WC-20Co硬质合金,与用Fe完全替代Co的WC-20Fe,、用Fe与Ni全部替代Co的WC-15Fe-5Ni及用Fe与Ni部分替代Co的WC-13Fe-3Ni-4Co经相同制备
工艺下得到的材料,得出了一些重要的结果。所用的制备工艺为:以
粒度为1.37μm、总
碳含量为6.13%(质量分数)的WC粉末为硬质相,以粒度小于5μm的羟基Fe粉、粒度小于4μm的羟基Ni粉和粒度小于2μm的Co粉为粘结金属;经混合
球磨后在200MPa压力下压制成形,然而置于工业低压
烧结炉中在1450℃下烧结。试验结果表明:一,WC-20Fe烧结收缩率最小,
致密度最差,不到97.5%。这是由于Fe对WC颗粒的润湿性差的结果。WC-15Fe-5Ni和WC-13Fe-3Ni-4Co的体积收缩率接近于WC-20Co,这三种合金致
密度均在99%以上,说明用Fe、Ni全部或部分替代Co作粘结相,能很好地进行液相烧结,达到致密的程度。二,WC-20Fe抗弯
强度和
硬度最低,分别只有1850MPa和886.6MPa,明显低于WC-20Co(抗
弯强度和硬度分别为2720MPa和934.4MPa),一方面是由于
烧结性能差,残留孔隙较多,同时因为W在Fe中的溶解度较小,因此W对粘结相的
固溶强化效果较差,这说明Fe不适合单独作粘结相。Fe、Ni完全替代Co作粘结金属的WC-15Fe-5Ni合金,其硬度只比WC-20Co低43.2MPa,但抗弯强度超过WC-20Co,达到2790MPa;用Fe、Ni部分取代Co的WC-13Fe-3Ni-4Co,其抗弯强度和硬度都最高,分别为2880MPa和1066.3MPa,均超过WC-20Co。这是得益于Ni、Co固溶于Fe中,起到固溶强化的作用,同时
改善了Fe对WC的润湿性。三,断口观察表明,WC-20Fe断口处存在明显的孔隙,粘结相未能很好地包覆在WC颗粒表面上。WC-15Fe-5Ni,WC-13Fe-3Ni-4Co和WC-20Co中,粘结相都很好地包覆在WC颗粒表面并填充
孔洞,断口可看到明显的粘结相塑性变形撕裂,这也说明Ni、Co的添加可显著改善粘结相的润湿性并提高粘结相的强度和
韧性。四,耐
腐蚀性能
测试表明,WC-20Fe合金的自腐蚀电流密度最大,其自腐蚀电流密度比WC-15Fe-5Ni和WC-13Fe-3Ni-4Co高2个数量级,比WC-20Co合金高3个数量级,极化
电阻最小,这表明WC-20Fe合金的腐蚀速率最快,最容易氧化。WC-20Co自腐蚀电流密度最小,极化电阻最大,分别为3.27×10−5A/cm2和1073.4
Ω•cm2。WC-15Fe-5Ni,WC-13Fe-3Ni-4Co合金自腐蚀电流密度接近于WC-20Co合金的自腐蚀电流密度,分别为4.26×10−4A/cm2和1.86×10−4A/cm2,这表明Ni、Co的添加可显著改善合金的耐腐蚀性能。综上所述,中南大学的
工作表明,用Fe与Ni部分替代Co来制备WC-Co硬质合金,达到降低成本的目的,具有可行性,但Fe不适合单独作粘结相。(
钢研)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。