WC-Co硬質(zhì)合金因具有高的強(qiáng)度、硬度以及優(yōu)良的耐磨性和抗氧化性，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、石油、礦山、模具和結(jié)構(gòu)耐磨件等領(lǐng)域。超細(xì)晶硬質(zhì)合金具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性等優(yōu)良性能，滿(mǎn)足了現(xiàn)代工業(yè)和特種難加工材料的發(fā)展。
1、超細(xì)WC-Co復(fù)合粉末的制備技術(shù)
傳統(tǒng)制取WC-Co粉末的技術(shù)首先是通過(guò)W粉與C粉進(jìn)行混合，并在1400-1600℃固相反應(yīng)生成WC粉，然后與鈷粉混合、研磨而成。用這種技術(shù)制成的合金粒度不會(huì)小于原始粉末的顆粒尺寸，其典型的直徑粒度為1-10μm，有較高的脆性。近年來(lái)發(fā)展了不少制備超細(xì)WC-Co復(fù)合粉末的技術(shù)，它們共同的特點(diǎn)是:相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，其制備的WC-Co復(fù)合粉末較均勻，粒徑小，且工藝流程簡(jiǎn)單，耗時(shí)較少，以下分別予以簡(jiǎn)述。
（1）化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法首先是制備出分散性好、活性高的鎢鈷化合物前驅(qū)體，然后在固定床或流化床中將其還原碳化成超細(xì)WC-Co復(fù)合粉末。以仲鎢酸銨和氫氧化鈷為原料制得90nm的鎢鈷前驅(qū)體。曹立宏等以Na2WO4和Co(NO3)2為原料首先經(jīng)共沉淀制得CoWO4，然后在碳化爐或回轉(zhuǎn)爐中用高純H2和含碳?xì)怏w分別在550-750℃和850-900℃下還原碳化制備出游離碳少于0.1%、平均粒徑為0.1μm左右的WC-Co復(fù)合粉末。該方法具有粉末粒度小、分布均勻、反應(yīng)活性高、設(shè)備簡(jiǎn)單和工藝過(guò)程易控制等優(yōu)點(diǎn)，但存在制備過(guò)程中易引入雜質(zhì)、生成的沉淀物易呈膠體狀態(tài)、難以過(guò)濾和洗滌、成本高等問(wèn)題。
（2）等離子體法
以H2+Ar作等離子引發(fā)劑，C2H2作碳源，在約3727℃下，用電弧等離子體直接還原碳化CoWO4制備了平均粒徑為40nm的WC-Co粉體。該法操作及生產(chǎn)速度快，所制得的粉末顆粒均勻，但成本較高，且高溫下電極易熔化或蒸發(fā)，易產(chǎn)生污染產(chǎn)物。
2、超細(xì)復(fù)合WC-Co的成型
成型坯體的高致密度、高均勻性對(duì)于提高硬質(zhì)合金的物理力學(xué)性能具有很大的促進(jìn)作用。在制備納米WC-Co硬質(zhì)合金時(shí)，要采用合理的成型工藝，選擇合適的成型工藝參數(shù)，以保障坯體均勻的結(jié)構(gòu)及高致密度，從而獲得高性能的合金。
3、超細(xì)硬質(zhì)合金的燒結(jié)技術(shù)
燒結(jié)是對(duì)硬質(zhì)合金的組織和性能起著決定性影響的工序。一般來(lái)說(shuō)，WC-Co粉末粒度越小，燒結(jié)達(dá)到完全致密的所需溫度越低，普通WC-Co粉末的燒結(jié)溫度一般為1400℃左右。超細(xì)/納米WC-Co粉體表面活性的提高，一方面是由于高能球磨后大的團(tuán)聚體解聚，粉末細(xì)化后比表面積增大;另一方面，球磨過(guò)程中WC粉末不斷形成新的表面，而表面極化和重排又造成了表面晶格的嚴(yán)重畸變，使WC晶粒表面趨于無(wú)定形化，從而賦予WC晶粒高的表面活性。由于粉末存在著巨大的表面能和晶格畸變能，在燒結(jié)過(guò)程中這些能量會(huì)得以充分的釋放，具體表現(xiàn)在晶粒的迅速長(zhǎng)大和快速致密化。于是又發(fā)展了眾多新的燒結(jié)方法，以期通過(guò)壓力、電磁等活化作用來(lái)實(shí)現(xiàn)低溫短時(shí)燒結(jié)，進(jìn)一步控制晶粒長(zhǎng)大。
4、晶粒抑制劑
為了能在燒結(jié)過(guò)程中細(xì)化晶粒，可在粉末中添加晶粒長(zhǎng)大抑制劑，如VC、Cr3C2等物質(zhì)，其晶粒長(zhǎng)大抑制效果明顯，可以有效的抑制WC晶粒的連續(xù)或非連續(xù)長(zhǎng)大。迄今為止，國(guó)內(nèi)外硬質(zhì)合金界在超細(xì)WC-Co硬質(zhì)合金原料、晶粒長(zhǎng)大抑制劑、制備工藝和過(guò)程機(jī)理等方面的研究已取得突破性進(jìn)展，具有“雙高”特性的超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金質(zhì)量越來(lái)越穩(wěn)定，制造成本也得到有效控制，已在越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域取代常規(guī)硬質(zhì)合金。
隨著數(shù)控機(jī)床精度和加工速度的提高，以及印刷電路板向小型化和高集成化方向發(fā)展，超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的研究方向逐步向綜合性能更佳和更細(xì)粒級(jí)方向發(fā)展。合金晶粒度小于0.2μm的硬質(zhì)合金目前仍處于研究試驗(yàn)階段，是未來(lái)超細(xì)合金研究和發(fā)展的方向。(昕竺)
