高强度的耐磨无磁硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强度的耐磨无磁硬质合金及其制备方法。所述包括无磁不锈钢和无磁硬质粉末层，无磁不锈钢外表面通过等离子热喷涂与无磁硬质粉末层固定连接。本无磁硬质合金通过无磁硬质合金粉涂在与物理磁性能上低于目前市场上无磁不锈钢，用该方法制备的粉末粘结相与硬质相分布较为均匀，团聚密度高，流动性好，可满足离子热喷涂工艺的要求；使用该粉末可制备出涂层致密、结合强度高的无磁硬质合金涂层解决了大体积的WC‑Ni系无磁硬质合金模具由于模具体积大，模具内外的碳含量不易控制的均匀，在实际生产中，粘结相元素扩散等因素难以控制，从而导致生产困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
高强度的耐磨无磁硬质合金及其制备方法
本专利技术涉及材料科学及其制备的领域，尤其涉及一种高强度的耐磨无磁硬质合金及其制备方法。
技术介绍
磁性材料是一种重要的基础材料，硬质合金可以分为有磁硬质合金和无磁硬质合金,硬质合金采用碳化钨作硬质相，以铁、钴、镍作粘结相，外加钛或钒的碳化物或硼化物或氮化物、并外加碳化钽或碳化铌，还外加碳，经湿磨、压制、真空烧结而成，该硬质合金为有磁硬质合金，有磁硬质合金在生产磁瓦模具时，粘料严重，不易脱模，压制成品低，因此使用范围较窄。无磁硬质合金主要用于磁性材料生产中的模具、石油工业的密封环和罐头行业的制罐。现有的无磁硬质合金的强度低，导致合金变得易碎，导致了适应性差不能在烧结时模具容易碎裂的问题，现有的无磁硬质合金的耐腐蚀性差，导致合金的寿命降低的问题，大体积的WC-Ni系无磁硬质合金模具由于模具体积大，模具内外的碳含量不易控制的均匀，在实际生产中，粘结相元素扩散等因素难以控制，从而导致生产困难的问题。中国专利公告号为CN107267835A公开的《一种无磁硬质合金及其制备方法》，其包括了如下质量百分比的配方组分：碳化钨及钨金属的混合物75～80%，镍粉17～20%，碳化铬0.5～2.5%，氧化铈粉0.15～0.5%，铜粉1.5～3.0%。其的制备方法包括如下步骤：(1)将过量钨粉与碳黑混合，经碳化后获得碳化钨及钨金属的混合物；(2)将混合物研磨过筛得到混合粉；(3)取用混合粉、碳化铬粉、镍粉、稀土氧化物粉和铜粉混合得到复合粉；(4)对复合粉进行球磨，烘干后得到球磨产物；(5)将球磨产物压制成型得到坯料；(6)对坯料进行烧结，冷却后得到产品。但是采用上述的方法制备的无磁硬质合金强度与硬度均仍存在不足，因此，其耐磨性能也不够，从而使得其制备工艺与生产及原料成本高。因此，如何来提供一种高强度的耐磨无磁硬质合金，解决上述技术问题。同时现有的无磁硬质合金通常为一层，还没有多层的无磁硬质合金材料及产品。
技术实现思路
：本专利技术提供一种高强度的耐磨无磁硬质合金，解决了现有的无磁硬质合金的强度低耐磨性不够，导致合金变得易碎，导致了适应性差不能在烧结时模具容易碎裂的问题，现有的无磁硬质合金的耐腐蚀性差，导致合金的寿命降低的问题，大体积的WC-Ni系无磁硬质合金模具由于模具体积大，模具内外的碳含量不易控制的均匀，在实际生产中，粘结相元素扩散等因素难以控制，从而导致生产困难的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种高强度的耐磨无磁硬质合金，包括无磁不锈钢和无磁硬质粉末层，所述无磁硬质粉末层包括粘结相和硬质相，其特征在于：所述无磁硬质粉末层通过等离子热喷涂于无磁不锈钢外表面上；所述粘结相为含30-35％W的镍钨合金粉，或为含16-36％W和3.5-15％Al的镍钨铝合金粉或为含8-40％Cr的镍铬合金粉，或为含5-45％Cr和4-14％Al的镍铬铝合金粉。所述硬质相为碳化钨粉和碳化钼合金粉及含15-20％Cr3C2的碳化钨-碳化铬合金粉的混合。所述无磁硬质粉末层中的粘结相的质量占总量的10-50％，所述无磁硬质粉末层中的硬质相的质量占总量的90-50％。控制所述硬质相中碳化钨粉和碳化钨-碳化铬合金粉的颗粒度均为65-18μm。所述无磁不锈钢中包括如下质量比元素，碳元素占比为0.05-0.082，硅元素占比≤1.0，锰元素占比为1.2-3.6，磷元素占比≤0.038，硫元素占比≤0.034，氮元素占比为0.42＜N＜0.5，铬元素占比为16.5-19.8，的镍元素占比为2.6＜Ni＜12.2，其余元素为铁元素。本专利技术的另一目的是公开一种高强度的耐磨无磁硬质合金的制备方法，包括无磁硬质粉末层的制备，具体步骤如下：1）合金雾化，将粘结相是经合金雾化处理，为雾化粘结相，2）球磨混料，将雾化粘结相和硬质相置于球磨装置中，进行球磨混料处理12-60小时，控制球料比为5-6∶1，得球磨混料粉末，3）喷雾干燥，将步骤2）的粉末和粘结剂在喷雾装置中进行喷雾干燥制粒处理为无磁硬质合金粉末，控制喷雾干燥温度为150-300℃；4）真空烧结，将步骤3）喷雾干燥制粒后的所述的无磁硬质合金粉末进行真空烧结，为真空烧结无磁硬质合金粉末控制真空烧结的温度为900-1400℃，烧结时间1-4小时，5）筛分，将真空烧结无磁硬质合金粉末经筛分处理为高强度的耐磨无磁硬质合金。所述粘结剂为聚乙稀醇或聚乙稀吡洛烷酮或聚乙稀醇和聚乙稀吡洛烷酮的混合。与相关技术相比较，本专利技术方法，制备提供的一种高强度的耐磨无磁硬质合金，具有如下有益效果：本专利技术提供一种高强度的耐磨无磁硬质合金及制备方法，通过控制有效的恢复和稳定奥氏体组织，从而消去磁性，镍元素形成和稳定奥氏体，锰元素是促使奥氏体生成的元素，扩大铬元素-镍元素奥氏体区，改善其物理性能，氮元素和锰元素配合稳定钢的奥氏体组织，氮元素又是间隙固溶的元素，可有效地提高无磁不锈钢的强度，解决了现有的无磁硬质合金的强度低，导致合金变得易碎，导致了适应性差不能在烧结时模具容易碎裂等的问题。本专利技术的一种高强度的耐磨无磁硬质合金的制备方法，通过控制有效的恢复和稳定奥氏体组织，从而消去磁性，铬元素是不可缺少的抗氧化，抗腐蚀的高纯化元素，添加铬元素能够大幅度的增强合金的耐腐蚀性能，解决了现有的无磁硬质合金的耐腐蚀性差，导致合金的寿命降低的问题。本专利技术，通过无磁硬质合金粉涂在与在物理磁性能上低于目前市场上无磁不锈钢，用本专利技术方法制备的粉末粘结相与硬质相分布较为均匀，团聚密度高，流动性好，可满足离子热喷涂工艺的要求；使用该粉末可制备出涂层致密、结合强度高的无磁硬质合金涂层解决了大体积的WC-Ni系无磁硬质合金模具由于模具体积大，模具内外的碳含量不易控制的均匀，在实际生产中，粘结相元素扩散等因素难以控制，从而导致生产困难的问题。利用本专利技术方法制备的高强度的耐磨无磁硬质合金，采用上述的组分结构，其强度高达3650N/mm2及以上，而硬度达85-90HRA。附图说明图1所示为本专利技术的无磁不锈钢元素的分布示意图；图2为本专利技术的无磁硬质合金粉末层粘结相各组分含量的示意图。图中：3、碳元素，4、硅元素，5、锰元素，6、磷元素，7、硫元素，8、氮元素，9、铬元素，10、镍元素，11、铁元素，12、镍钨合金粉，13、镍钨铝合金粉，14、镍铬合金粉，15、镍铬铝合金粉，16、碳化钨粉，17、碳化钨-碳化铬合金粉。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。质量份或质量比实施例：如图1、图2、，其中，图1为本专利技术提供的一种高强度的耐磨无磁硬质合金的一种较佳实施例的无磁不锈钢元素比例示意图；图2为本专利技术无磁硬质合金粉末层的各组分的分布示意图；本专利技术公开的一种高强度的耐磨耐磨无磁硬质合金，包括无磁不锈钢其各元素组分和无磁硬质粉末层，无磁不锈钢的外表面通过等离子热喷涂将无磁硬质粉末层喷洒于其外表面，无磁硬质粉末层以含30-35％W的镍钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度的耐磨无磁硬质合金，包括无磁不锈钢和无磁硬质粉末层，所述无磁硬质粉末层包括粘结相和硬质相，其特征在于：所述无磁硬质粉末层通过等离子热喷涂于无磁不锈钢外表面上；所述粘结相为含30-35％W的镍钨合金粉，或为含16-36％W和3.5-15％Al的镍钨铝合金粉，或为含8-40％Cr的镍铬合金粉，或为含5-45％Cr和4-14％Al的镍铬铝合金粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度的耐磨无磁硬质合金，包括无磁不锈钢和无磁硬质粉末层，所述无磁硬质粉末层包括粘结相和硬质相，其特征在于：所述无磁硬质粉末层通过等离子热喷涂于无磁不锈钢外表面上；所述粘结相为含30-35％W的镍钨合金粉，或为含16-36％W和3.5-15％Al的镍钨铝合金粉，或为含8-40％Cr的镍铬合金粉，或为含5-45％Cr和4-14％Al的镍铬铝合金粉。


2.根据权利要求1所述的一种高强度的耐磨无磁硬质合金，其特征在于，所述硬质相为碳化钨粉和碳化钼合金粉及含15-20％Cr3C2的碳化钨-碳化铬合金粉的混合。


3.根据权利要求1所述的一种高强度的耐磨无磁硬质合金，其特征在于，所述无磁硬质粉末层中的粘结相的质量占总量的10-50％，所述无磁硬质粉末层中的硬质相的质量占总量的90-50％。


4.根据权利要求1或2所述的一种高强度的耐磨无磁硬质合金，其特征在于，控制所述硬质相中碳化钨粉和碳化钨-碳化铬合金粉的颗粒度均为65-18μm。


5.根据权利要求1所述的一种高强度的耐磨无磁硬质合金，其特征在于，所述无磁不锈钢中包括如下质量比元素，碳元素占比为0.05-0.082，硅元素占比≤1.0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雪婷，潘理生，
申请(专利权)人：高安市恒瑞源实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36