纳米碳化钨钴复合粉末制备技术纳米碳化钨钴复合粉末制备技术丘采桦

纳米碳化钨-钴复合粉末制备技术,纳米碳化钨-钴复合粉末制备技术

一、成果内容简介： 纳米碳化钨-钴复合粉末是制备高性能硬质合金和耐磨涂层的主要原料。 硬质合金自20世纪30年代问世以来，在工业生产中一直占据着重要位置，被誉为“工业的牙齿”。但长期以来，硬质合金的硬度和强度之间的矛盾，即提高硬度导致强度降低，提高强度又引起硬度下降，一直未得到有效解决纳米WC-Co复合粉末的出现，有效地解决了这一难题。研究发现，当硬质合金中WC的平均晶粒度降低到1 μm以下时，合金的硬度和强度不仅能同时提高，而且提高的幅度会随着WC晶粒度的进一步减小而增加。采用纳米晶WC-Co复合粉末可以制成超细晶结构的WC-Co硬质合金，其WC相的平均晶粒度小于0.5μm。 近年来，国内外研究出多种制备纳米晶WC-Co复合粉末的方法，应用最多的是机械合金化方法，此外还有热化学法、氧化共还原法及喷雾热转换法等。 一种制备纳米晶WC-Co复合粉末的新方法-“雾化干燥-固定床技术”，在实验室研制成功后，已申请了国家发明专利。目前正在将中试扩大为工业化生产，该项目于2002年10月通过了由四川省科技厅组织的科技成果鉴定。 1、主要内容和特点如下： 采用含有钨、钴的可溶性盐制成化学成分均匀混合的前驱体溶液，再通过雾化干燥、焙烧、还原和碳化处理制成纳米晶WC-Co复合粉末； 可以根据实际需要设计纳米晶WC-Co复合粉末的成分，也可以加入一些其它合金元素及晶粒长大抑制剂，并能准确控制其含量。 所制备的纳米晶WC-Co复合粉末，WC相的晶粒尺寸为60纳米，并且氧等杂质含量低。 制备工艺简单、全套设备国产化、成本低、产量大，性能价格比高。 2、成果水平： 国内同行专家评价："大量实验证明该项新技术可行，居国内领先水平；达到了国外同类技术的先进水平。根据工艺要求自行研制了全部中试规模所需的生产设备，初步建成了工业制备纳米结构WC-Co复合粉末实验线。生产的纳米晶WC-Co复合粉末产品，已用于制备硬质合金和耐磨涂层。中南大学粉末冶金研究所应用本产品制备硬质合金，认为粉末的工艺性能极好；沈阳大陆激光公司，用纳米晶WC-10%Co复合粉末运用激光表面溶覆制备大型轧辊表面强化层，使轧辊使用寿命提高一倍；第二炮兵工程学院，采用低温超音速喷涂工艺，获得纳米晶WC-Co合金强化表面，喷涂层不仅耐磨耐蚀，而且表面光滑平整、结构致密，并与基体结合强度高；美国Kennametal公司使用本产品进行工艺试验，认为粉末的各项技术指标完全满足公司要求。 二、主要技术指标： 纳米晶WC-Co复合粉末的主要技术指标为： 硬质相WC的平均晶粒度≤60nm； 粉末的平均颗粒度≤300nm； 游离C含量≤0.09%； O2含量≤0.25%； 其余杂质总量＜0.5%。 三、应用范围： 纳米晶WC-Co复合粉末有很广泛的用途，主要用于制备高性能硬质合金及耐磨涂层。然而，目前国内的生产厂家还不具备生产纳米晶WC-Co复合粉末的能力，国外公司对我国基本上采取只销售合金、对高质量WC-Co复合粉体的生产进行保密的策略。 四、市场前景及经济效益预测： 硬质合金是一种优良的工具材料和结构材料，其用途极其广泛，几乎涉及到国民经济的各个部门和现代技术的各个领域。据估计，2000年全世界硬质合金的总产量为4.2万吨，贸易量在1万吨以上，贸易额达100亿美元。其中WC-Co是产量最大、用途最广的一类硬质合金，每年全世界市场需求量在2万吨以上。仅切削工具，全世界每年大约有20亿美元以上的需求量。 目前，美国Nanodyne公司已用纳米晶WC-Co复合粉末成功地制作印刷电路板钻空用的微型钻头，而且磨损实验表明：采用纳米WC-Co复合粉制备的钻头的磨损率比标准微晶钻头低30－40%，其寿命约为标准钻头的2.9倍。据日本产业界统计，在计算机线路板加工行业中，每年需此种硬质合金麻花钻6000万支，全世界需求量每年近4亿支，且随着微电子、信息技术的飞速发展，该市场呈增长趋势。由于目前不具备工业化生产纳米复合粉的技术和能力，只能用微米晶硬质合金替代，仅计算机行业每年就需30吨微米晶硬质合金。除了制备微型钻头外，纳米复合粉还有广泛的应用领域，其中包括各种切削工具、凿岩钻齿、模具、耐磨零件、轴承等以及特殊用途的刀具，例如切断刀、医用解剖刀、磁带切刀、高性能锯片等。在这些刀具中，只有用纳米复合粉制备才能保持其锋利的切削刃。 最新研究表明：纳米WC-Co复合粉末用作耐磨涂层材料显示出很好的效果，采用快速熔化、快速冷凝的热喷涂技术制备的涂层，使粉末的纳米结构特性得以保持，从而显著提高了硬质合金耐磨涂层的性能。美国的Connecticut大学由Dr.Maurice Gell领导的一支由大学、工业界、科研机构以及海军的科学家和工程师们联合组成的庞大研究团队，在Office of Naval Research Science and Technology Affordability Initiative和DODDual Use S&T Program的支持下，正在努力将纳米WC-Co粉末用于舰艇、飞机以及陆军车辆的热喷涂。 钨是制备纳米WC-Co复合粉体的的主要原料，属稀有金属。全世界只有中国钨矿资源丰富，约为世界总储量的52%，西方发达国家占25%，美国只占5.9%，其它一百多个国家分割其余的17.1%钨矿储量。毫无疑问，这是我国研究和发展纳米WC-Co复合粉末和合金的最有利的基本条件。截止1998年，我国的硬质合金年产量已达7,000吨以上，钨金属产量占世界总产量的76%，钨品出口量约占国际市场的80%，均居世界首位。然而，但长期以来，我们只廉价出口钨矿资源和钨的初级产品，却从西欧、日本、美国等国大量进口硬质合金深加工成品。加入WTO后，会有更多的外国跨国公司来华投资，外资企业的硬质合金产品将进一步挤占国内市场，其出口贸易即将面临更激烈的竞争。因此，大规模工业化生产高性能的硬质合金势在必行，其前提是必须大规模工业化制备纳米WC-Co复合粉体。总之，纳米WC-Co复合粉末具有不可估量的潜在市场。 三、合作方式： 新产品开发；提供纳米晶WC-Co复合粉末和高性能超细硬质合金。联系方式联系人：杨明川电 话：024-83978748

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