通過粉末燒結製造硬質合金多孔材料

多孔材料由於兼有優異的物理力學性能，在航空航太、化工醫藥、能源及冶金等眾多工業領域中擁有巨大的應用潛力。普通的多孔材料包括鐵基、銅基、青銅基、鎳基、鈦基及不銹鋼基等，這些材料最大缺點是耐腐蝕性能相對較差，且不耐高溫，而且製備過程中需要添加造孔劑，難於控制孔隙的數量及尺寸。

硬質合金作為特殊的金屬材料具備耐腐蝕、耐高溫的特性，被廣泛用作刀具、刃具，在礦山、石油鑽探、機械製造等領域已得到廣泛應用。硬質合金多孔材料具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的優勢，但與此同時，多孔硬質合金工藝較為複雜，需要添加造孔劑，孔隙不均勻，孔道不可控制、孔壁不光滑，而且所採用的原料為WC粉與鈷粉，生產成本明顯較高。

為了降低成本，有學者提出了一種粉末合成碳化鎢/鈷系多孔材料的解決方案。其大致流程如下：先按照一定的配比稱取原料粉末，將備料混合均勻，然後乾燥粉末，乾燥後的粉末通過氫氣還原，獲得碳化鎢/鈷複合粉，複合粉然後進行造粒，造粒後的複合粉通過模壓成型工藝壓制成具有一定形狀的生坯，將生坯經過脫脂後放入高溫低壓燒結爐中進行燒結，隨爐冷卻後得到所需要的碳化鎢/鈷系多孔材料，具體步驟如下：

第一步：配料、混合並乾燥

按照合金成分比例，選取氧化鎢粉、氧化鈷粉、碳粉進行配料，球磨，然後乾燥混合料；球磨的轉速為150～650轉/分鐘，球磨介質為酒精或丙酮。

第二步：氫氣還原

將球磨並乾燥後的混合料在氫氣爐中還原處理，獲得碳化鎢/鈷複合粉，還原溫度為800～1100℃，還原時間為3～10小時；

第三步：造粒

氫氣還原後的複合粉中摻入汽油石蠟溶液並造粒，造粒後的複合粉乾燥處理；

第四步：壓坯

將上述步驟得到的造粒複合粉在室溫下模壓成型坯料，壓制壓力為200～400MPa；

第五步：脫脂

將第四步所得坯料在氫氣爐中脫脂，脫脂溫度為350～420℃；

第六步：高溫低壓燒結

高溫低壓燒結在真空低壓燒結爐中進行，高溫階段的燒結溫度為1300～1500℃，燒結壓力為1～5MPa，燒結時間為1～6h。

採用本方案的碳化鎢/鈷系多孔材料的製備方法，與現有技術相比，可以在不改變傳統的粉末冶金燒結製備多孔材料設備的基礎上，通過採用氧化鎢粉、氧化鈷粉及碳粉為原料，不摻入造孔劑，直接通過原料球磨混合、氫氣還原、壓坯脫脂、高溫低壓燒結等工藝，製備出具有貫通孔多、孔道可控制、孔壁光滑等優點的碳化鎢/鈷系粉末冶金多孔材料。所製備的多孔材料的孔隙度達到40％以上。用該工藝製備的碳化鎢/鈷系多孔材料可用於製造過濾、分離、導流、限流等原件，具有耐腐蝕耐高溫特點。

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