一、成果內(nèi)容簡(jiǎn)介：
納米碳化鎢-鈷（WC-Co）復(fù)合粉末是制備高性能硬質(zhì)合金和耐磨涂層的主要原料,。
硬質(zhì)合金自20世紀(jì)30年代問世以來,，在工業(yè)生產(chǎn)中一直占據(jù)著重要位置，被譽(yù)為“工業(yè)的牙齒”,。但長(zhǎng)期以來，硬質(zhì)合金的硬度和強(qiáng)度之間的矛盾,，即提高硬度導(dǎo)致強(qiáng)度降低,，提高強(qiáng)度又引起硬度下降,，一直未得到有效解決。納米WC-Co復(fù)合粉末的出現(xiàn),，有效地解決了這一難題,。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硬質(zhì)合金中WC的平均晶粒度降低到1 μm以下時(shí),，合金的硬度和強(qiáng)度不僅能同時(shí)提高,，而且提高的幅度會(huì)隨著WC晶粒度的進(jìn)一步減小而增加。采用納米晶WC-Co復(fù)合粉末可以制成超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的WC-Co硬質(zhì)合金,，其WC相的平均晶粒度小于0.5μm,。
近年來，國內(nèi)外研究出多種制備納米晶WC-Co復(fù)合粉末的方法,，應(yīng)用最多的是機(jī)械合金化方法,，此外還有熱化學(xué)法、氧化共還原法及噴霧熱轉(zhuǎn)換法等,。
一種制備納米晶WC-Co復(fù)合粉末的新方法-“霧化干燥-固定床技術(shù)”,，在實(shí)驗(yàn)室研制成功后，已申請(qǐng)了國家發(fā)明專利,。目前正在將中試擴(kuò)大為工業(yè)化生產(chǎn),，該項(xiàng)目于2002年10月通過了由四川省科技廳組織的科技成果鑒定。
1,、主要內(nèi)容和特點(diǎn)如下：
（1）采用含有鎢,、鈷的可溶性鹽制成化學(xué)成分均勻混合的前驅(qū)體溶液，再通過霧化干燥,、焙燒,、還原和碳化處理制成納米晶WC-Co復(fù)合粉末；
（2）可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)納米晶WC-Co復(fù)合粉末的成分,，也可以加入一些其它合金元素及晶粒長(zhǎng)大抑制劑,，并能準(zhǔn)確控制其含量。
（3）所制備的納米晶WC-Co復(fù)合粉末,，WC相的晶粒尺寸為60納米,，并且氧等雜質(zhì)含量低。
（4）制備工藝簡(jiǎn)單,、全套設(shè)備國產(chǎn)化,、成本低、產(chǎn)量大,，性能價(jià)格比高,。
2、成果水平：
國內(nèi)同行專家評(píng)價(jià)：\\\"大量實(shí)驗(yàn)證明該項(xiàng)新技術(shù)可行,，居國內(nèi)領(lǐng)先水平,；達(dá)到了國外同類技術(shù)的先進(jìn)水平。根據(jù)工藝要求自行研制了全部中試規(guī)模所需的生產(chǎn)設(shè)備,，初步建成了工業(yè)制備納米結(jié)構(gòu)WC-Co復(fù)合粉末實(shí)驗(yàn)線,。生產(chǎn)的納米晶WC-Co復(fù)合粉末產(chǎn)品，已用于制備硬質(zhì)合金和耐磨涂層,。中南大學(xué)粉末冶金研究所應(yīng)用本產(chǎn)品制備硬質(zhì)合金,，認(rèn)為粉末的工藝性能極好；沈陽大陸激光公司,，用納米晶WC-10%Co復(fù)合粉末運(yùn)用激光表面溶覆制備大型軋輥表面強(qiáng)化層,，使軋輥使用壽命提高一倍；第二炮兵工程學(xué)院,，采用低溫超音速噴涂工藝,，獲得納米晶WC-Co合金強(qiáng)化表面，噴涂層不僅耐磨耐蝕,，而且表面光滑平整,、結(jié)構(gòu)致密，并與基體結(jié)合強(qiáng)度高,；美國Kennametal公司使用本產(chǎn)品進(jìn)行工藝試驗(yàn),，認(rèn)為粉末的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足公司要求。
二,、主要技術(shù)指標(biāo)：
納米晶WC-Co復(fù)合粉末的主要技術(shù)指標(biāo)為：
硬質(zhì)相WC的平均晶粒度≤60nm,；
粉末的平均顆粒度≤300nm；
游離C含量≤0.09%,；
O2含量≤0.25%,；
其余雜質(zhì)總量＜0.5%。
納米晶WC-Co復(fù)合粉末的X射線衍射圖譜見圖1,，掃描電鏡圖片見圖2,。
三、應(yīng)用范圍：
納米晶WC-Co復(fù)合粉末有很廣泛的用途,，主要用于制備高性能硬質(zhì)合金及耐磨涂層,。然而，目前國內(nèi)的生產(chǎn)廠家還不具備生產(chǎn)納米晶WC-Co復(fù)合粉末的能力,，國外公司對(duì)我國基本上采取只銷售合金,、對(duì)高質(zhì)量WC-Co復(fù)合粉體的生產(chǎn)進(jìn)行保密的策略。
圖1. 納米WC-10%Co復(fù)合粉末的X射線衍射圖譜
圖2. 納米WC-10%Co復(fù)合粉末的掃描電鏡圖片
四,、市場(chǎng)前景及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：
硬質(zhì)合金是一種優(yōu)良的工具材料和結(jié)構(gòu)材料,，其用途極其廣泛，幾乎涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和現(xiàn)代技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。據(jù)估計(jì),，2000年全世界硬質(zhì)合金的總產(chǎn)量為4.2萬噸,，貿(mào)易量在1萬噸以上，貿(mào)易額達(dá)100億美元,。其中WC-Co是產(chǎn)量最大,、用途最廣的一類硬質(zhì)合金，每年全世界市場(chǎng)需求量在2萬噸以上,。僅切削工具,，全世界每年大約有20億美元以上的需求量。
目前,，美國Nanodyne公司已用納米晶WC-Co復(fù)合粉末成功地制作印刷電路板鉆空用的微型鉆頭,，而且磨損實(shí)驗(yàn)表明：采用納米WC-Co復(fù)合粉制備的鉆頭的磨損率比標(biāo)準(zhǔn)微晶鉆頭低30－40%，其壽命約為標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的2.9倍,。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)界統(tǒng)計(jì),，在計(jì)算機(jī)線路板加工行業(yè)中，每年需此種硬質(zhì)合金麻花鉆6000萬支（約180億元）,，全世界需求量每年近4億支,，且隨著微電子、信息技術(shù)的飛速發(fā)展,，該市場(chǎng)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),。由于目前不具備工業(yè)化生產(chǎn)納米復(fù)合粉的技術(shù)和能力，只能用微米晶硬質(zhì)合金替代,，僅計(jì)算機(jī)行業(yè)每年就需30噸微米晶硬質(zhì)合金,。除了制備微型鉆頭外，納米復(fù)合粉還有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,，其中包括各種切削工具,、鑿巖鉆齒、模具,、耐磨零件,、軸承等以及特殊用途的刀具，例如切斷刀,、醫(yī)用解剖刀,、磁帶切刀、高性能鋸片等,。在這些刀具中,，只有用納米復(fù)合粉制備才能保持其鋒利的切削刃。
最新研究表明：納米WC-Co復(fù)合粉末用作耐磨涂層材料顯示出很好的效果,，采用快速熔化,、快速冷凝的熱噴涂技術(shù)制備的涂層,，使粉末的納米結(jié)構(gòu)特性得以保持，從而顯著提高了硬質(zhì)合金耐磨涂層的性能,。美國的Connecticut大學(xué)由Dr.Maurice Gell領(lǐng)導(dǎo)的一支由大學(xué),、工業(yè)界、科研機(jī)構(gòu)以及海軍的科學(xué)家和工程師們聯(lián)合組成的龐大研究團(tuán)隊(duì),，在Office of Naval Research Science and Technology Affordability Initiative和DODDual Use S&T Program的支持下,，正在努力將納米WC-Co粉末用于艦艇,、飛機(jī)以及陸軍車輛的熱噴涂,。
鎢是制備納米WC-Co復(fù)合粉體的的主要原料，屬稀有金屬,。全世界只有中國鎢礦資源豐富,，約為世界總儲(chǔ)量的52%，西方發(fā)達(dá)國家占25%,，美國只占5.9%,，其它一百多個(gè)國家分割其余的17.1%鎢礦儲(chǔ)量。毫無疑問,，這是我國研究和發(fā)展納米WC-Co復(fù)合粉末和合金的最有利的基本條件,。截止1998年，我國的硬質(zhì)合金年產(chǎn)量已達(dá)7,000噸以上,，鎢金屬產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的76%,，鎢品出口量約占國際市場(chǎng)的80%，均居世界首位,。然而,，但長(zhǎng)期以來，我們只廉價(jià)出口鎢礦資源和鎢的初級(jí)產(chǎn)品,，卻從西歐,、日本、美國等國大量進(jìn)口硬質(zhì)合金深加工成品,。加入WTO后,，會(huì)有更多的外國跨國公司來華投資，外資企業(yè)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品將進(jìn)一步擠占國內(nèi)市場(chǎng),，其出口貿(mào)易即將面臨更激烈的競(jìng)爭(zhēng),。因此，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)高性能的硬質(zhì)合金勢(shì)在必行,，其前提是必須大規(guī)模工業(yè)化制備納米WC-Co復(fù)合粉體,。總之,，納米WC-Co復(fù)合粉末具有不可估量的潛在市場(chǎng),。
三,、合作方式：
新產(chǎn)品開發(fā)；提供納米晶WC-Co復(fù)合粉末和高性能超細(xì)硬質(zhì)合金,。
聯(lián)系方式
聯(lián)系人：楊明川
電 話：024-83978748
納米碳化鎢-鈷（WC-Co）復(fù)合粉末是制備高性能硬質(zhì)合金和耐磨涂層的主要原料,。
硬質(zhì)合金自20世紀(jì)30年代問世以來,，在工業(yè)生產(chǎn)中一直占據(jù)著重要位置，被譽(yù)為“工業(yè)的牙齒”,。但長(zhǎng)期以來，硬質(zhì)合金的硬度和強(qiáng)度之間的矛盾,，即提高硬度導(dǎo)致強(qiáng)度降低,，提高強(qiáng)度又引起硬度下降,，一直未得到有效解決。納米WC-Co復(fù)合粉末的出現(xiàn),，有效地解決了這一難題,。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硬質(zhì)合金中WC的平均晶粒度降低到1 μm以下時(shí),，合金的硬度和強(qiáng)度不僅能同時(shí)提高,，而且提高的幅度會(huì)隨著WC晶粒度的進(jìn)一步減小而增加。采用納米晶WC-Co復(fù)合粉末可以制成超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的WC-Co硬質(zhì)合金,，其WC相的平均晶粒度小于0.5μm,。
近年來，國內(nèi)外研究出多種制備納米晶WC-Co復(fù)合粉末的方法,，應(yīng)用最多的是機(jī)械合金化方法,，此外還有熱化學(xué)法、氧化共還原法及噴霧熱轉(zhuǎn)換法等,。
一種制備納米晶WC-Co復(fù)合粉末的新方法-“霧化干燥-固定床技術(shù)”,，在實(shí)驗(yàn)室研制成功后，已申請(qǐng)了國家發(fā)明專利,。目前正在將中試擴(kuò)大為工業(yè)化生產(chǎn),，該項(xiàng)目于2002年10月通過了由四川省科技廳組織的科技成果鑒定。
1,、主要內(nèi)容和特點(diǎn)如下：
（1）采用含有鎢,、鈷的可溶性鹽制成化學(xué)成分均勻混合的前驅(qū)體溶液，再通過霧化干燥,、焙燒,、還原和碳化處理制成納米晶WC-Co復(fù)合粉末；
（2）可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)納米晶WC-Co復(fù)合粉末的成分,，也可以加入一些其它合金元素及晶粒長(zhǎng)大抑制劑,，并能準(zhǔn)確控制其含量。
（3）所制備的納米晶WC-Co復(fù)合粉末,，WC相的晶粒尺寸為60納米,，并且氧等雜質(zhì)含量低。
（4）制備工藝簡(jiǎn)單,、全套設(shè)備國產(chǎn)化,、成本低、產(chǎn)量大,，性能價(jià)格比高,。
2、成果水平：
國內(nèi)同行專家評(píng)價(jià)：\\\"大量實(shí)驗(yàn)證明該項(xiàng)新技術(shù)可行,，居國內(nèi)領(lǐng)先水平,；達(dá)到了國外同類技術(shù)的先進(jìn)水平。根據(jù)工藝要求自行研制了全部中試規(guī)模所需的生產(chǎn)設(shè)備,，初步建成了工業(yè)制備納米結(jié)構(gòu)WC-Co復(fù)合粉末實(shí)驗(yàn)線,。生產(chǎn)的納米晶WC-Co復(fù)合粉末產(chǎn)品，已用于制備硬質(zhì)合金和耐磨涂層,。中南大學(xué)粉末冶金研究所應(yīng)用本產(chǎn)品制備硬質(zhì)合金,，認(rèn)為粉末的工藝性能極好；沈陽大陸激光公司,，用納米晶WC-10%Co復(fù)合粉末運(yùn)用激光表面溶覆制備大型軋輥表面強(qiáng)化層,，使軋輥使用壽命提高一倍；第二炮兵工程學(xué)院,，采用低溫超音速噴涂工藝,，獲得納米晶WC-Co合金強(qiáng)化表面，噴涂層不僅耐磨耐蝕,，而且表面光滑平整,、結(jié)構(gòu)致密，并與基體結(jié)合強(qiáng)度高,；美國Kennametal公司使用本產(chǎn)品進(jìn)行工藝試驗(yàn),，認(rèn)為粉末的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足公司要求。
二,、主要技術(shù)指標(biāo)：
納米晶WC-Co復(fù)合粉末的主要技術(shù)指標(biāo)為：
硬質(zhì)相WC的平均晶粒度≤60nm,；
粉末的平均顆粒度≤300nm；
游離C含量≤0.09%,；
O2含量≤0.25%,；
其余雜質(zhì)總量＜0.5%。
納米晶WC-Co復(fù)合粉末的X射線衍射圖譜見圖1,，掃描電鏡圖片見圖2,。
三、應(yīng)用范圍：
納米晶WC-Co復(fù)合粉末有很廣泛的用途,，主要用于制備高性能硬質(zhì)合金及耐磨涂層,。然而，目前國內(nèi)的生產(chǎn)廠家還不具備生產(chǎn)納米晶WC-Co復(fù)合粉末的能力,，國外公司對(duì)我國基本上采取只銷售合金,、對(duì)高質(zhì)量WC-Co復(fù)合粉體的生產(chǎn)進(jìn)行保密的策略。
圖1. 納米WC-10%Co復(fù)合粉末的X射線衍射圖譜
圖2. 納米WC-10%Co復(fù)合粉末的掃描電鏡圖片
四,、市場(chǎng)前景及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：
硬質(zhì)合金是一種優(yōu)良的工具材料和結(jié)構(gòu)材料,，其用途極其廣泛，幾乎涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和現(xiàn)代技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。據(jù)估計(jì),，2000年全世界硬質(zhì)合金的總產(chǎn)量為4.2萬噸,，貿(mào)易量在1萬噸以上，貿(mào)易額達(dá)100億美元,。其中WC-Co是產(chǎn)量最大,、用途最廣的一類硬質(zhì)合金，每年全世界市場(chǎng)需求量在2萬噸以上,。僅切削工具,，全世界每年大約有20億美元以上的需求量。
目前,，美國Nanodyne公司已用納米晶WC-Co復(fù)合粉末成功地制作印刷電路板鉆空用的微型鉆頭,，而且磨損實(shí)驗(yàn)表明：采用納米WC-Co復(fù)合粉制備的鉆頭的磨損率比標(biāo)準(zhǔn)微晶鉆頭低30－40%，其壽命約為標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的2.9倍,。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)界統(tǒng)計(jì),，在計(jì)算機(jī)線路板加工行業(yè)中，每年需此種硬質(zhì)合金麻花鉆6000萬支（約180億元）,，全世界需求量每年近4億支,，且隨著微電子、信息技術(shù)的飛速發(fā)展,，該市場(chǎng)呈增長(zhǎng)趨勢(shì),。由于目前不具備工業(yè)化生產(chǎn)納米復(fù)合粉的技術(shù)和能力，只能用微米晶硬質(zhì)合金替代,，僅計(jì)算機(jī)行業(yè)每年就需30噸微米晶硬質(zhì)合金,。除了制備微型鉆頭外，納米復(fù)合粉還有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,，其中包括各種切削工具,、鑿巖鉆齒、模具,、耐磨零件,、軸承等以及特殊用途的刀具，例如切斷刀,、醫(yī)用解剖刀,、磁帶切刀、高性能鋸片等,。在這些刀具中,，只有用納米復(fù)合粉制備才能保持其鋒利的切削刃。
最新研究表明：納米WC-Co復(fù)合粉末用作耐磨涂層材料顯示出很好的效果,，采用快速熔化,、快速冷凝的熱噴涂技術(shù)制備的涂層,，使粉末的納米結(jié)構(gòu)特性得以保持，從而顯著提高了硬質(zhì)合金耐磨涂層的性能,。美國的Connecticut大學(xué)由Dr.Maurice Gell領(lǐng)導(dǎo)的一支由大學(xué),、工業(yè)界、科研機(jī)構(gòu)以及海軍的科學(xué)家和工程師們聯(lián)合組成的龐大研究團(tuán)隊(duì),，在Office of Naval Research Science and Technology Affordability Initiative和DODDual Use S&T Program的支持下,，正在努力將納米WC-Co粉末用于艦艇,、飛機(jī)以及陸軍車輛的熱噴涂,。
鎢是制備納米WC-Co復(fù)合粉體的的主要原料，屬稀有金屬,。全世界只有中國鎢礦資源豐富,，約為世界總儲(chǔ)量的52%，西方發(fā)達(dá)國家占25%,，美國只占5.9%,，其它一百多個(gè)國家分割其余的17.1%鎢礦儲(chǔ)量。毫無疑問,，這是我國研究和發(fā)展納米WC-Co復(fù)合粉末和合金的最有利的基本條件,。截止1998年，我國的硬質(zhì)合金年產(chǎn)量已達(dá)7,000噸以上,，鎢金屬產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的76%,，鎢品出口量約占國際市場(chǎng)的80%，均居世界首位,。然而,，但長(zhǎng)期以來，我們只廉價(jià)出口鎢礦資源和鎢的初級(jí)產(chǎn)品,，卻從西歐,、日本、美國等國大量進(jìn)口硬質(zhì)合金深加工成品,。加入WTO后,，會(huì)有更多的外國跨國公司來華投資，外資企業(yè)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品將進(jìn)一步擠占國內(nèi)市場(chǎng),，其出口貿(mào)易即將面臨更激烈的競(jìng)爭(zhēng),。因此，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)高性能的硬質(zhì)合金勢(shì)在必行,，其前提是必須大規(guī)模工業(yè)化制備納米WC-Co復(fù)合粉體,。總之,，納米WC-Co復(fù)合粉末具有不可估量的潛在市場(chǎng),。
三,、合作方式：
新產(chǎn)品開發(fā)；提供納米晶WC-Co復(fù)合粉末和高性能超細(xì)硬質(zhì)合金,。
聯(lián)系方式
聯(lián)系人：楊明川
電 話：024-83978748
