一种硬质合金粉末、硬质合金及应用制造技术

本发明专利技术涉及金属材料技术领域，具体涉及一种硬质合金粉末、硬质合金及应用。通过制备纳米级别的超细碳化钨颗粒，并基于超细碳化钨颗粒通过工艺过程制备得到硬质合金，并将硬质合金作为喷涂材料在高温条件下在金属件表面形成硬质合金涂层。成硬质合金涂层。成硬质合金涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金粉末、硬质合金及应用


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体涉及一种硬质合金粉末、硬质合金及应用。

技术介绍

[0002]硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作密封制件和刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。
[0003]目前针对于硬质合金主要采用WC基作为硬质合金的基础材料，其中针对于WC基硬质合金，其中WC基硬质合金主要由硬质相WC和粘结相铁族元素(如Co、Ni、Fe等)组成。我们通常所指的硬质合金默认就是WC
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Co系合金。硬质合金的特点使它在摩擦磨损、高温条件和腐蚀工况等综合环境下发挥着巨大的作用。它的基本特点如下：1.硬度很高，耐磨性极强。常温下的硬度一般在HRA86～93之间，抗弯强度在900～1500MPa之间。1000℃的高温下硬度仍可高达73HRA。抗弯强度一般随含钴量的升高而增大，但到一定极限后，反而会随钴含量的上升而降低。2.导热率为0.58～0.88W/(cm
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℃)，约是高速钢的2倍。热膨胀系数比较小。一般二者都随着合金中含钴量的增加而增大。3.合金的脆性很高，且几乎不受温度影响。硬质合金的冲击韧性与合金中含钴量有关，含钴量越高，冲击韧性也越高。但并非呈正线性相关。4.化学性能稳定，不仅耐酸碱还不易氧化。但针对于WC
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Co系合金的最大的问题在于Co元素的成本较高，则需要由其他系合金进行替代，而目前能够替代Co元素作为硬质合金的主要为WC
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Ni系硬质合金，但WC
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Ni合金的物理机械性能比对应的WC
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Co合金差，基体强度也比相应的WC
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Co合金低，所以需要提供一种具有较高机械性能和较高强度的WC
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Ni系硬质合金以及基于此合金成型的金属件。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种硬质合金粉末、硬质合金及应用，通过流态氧化以及还原碳化制备具有高的硬度、良好的耐磨性、耐高温和耐腐蚀性的超细碳化钨，并基于超细碳化钨粉末通过NI态粘结剂的作用得到硬质合金，并将硬质合金作为基础材料通过加工以及镀层的方式得到在工业场景中进行应用的工业件，起到了在工业应用场景下的使用。
[0005]为了达到上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种硬质合金粉末，包括按照重量份的超细碳化钨颗粒75～95％、TIC颗粒1～5％以及黏结金属颗粒4～20％，所述黏结金属颗粒包括镍粉、钴粉和镍粉中的一种或多种，所述超细碳化钨颗粒基于仲钨酸铵为原材料，通过流态化氧化以及流态化还原碳化得到，所述超细碳化钨颗粒晶粒粒径小于等于0.13μm。
[0007]进一步的，所述超细碳化钨颗粒的制备方法包括：将仲钨酸铵基于流化床通过流态化氧化得到钨氧化物，将得到的所述钨氧化物通入流化池并通入一氧化碳
‑
氢气混合气氛进行还原碳化得到超细碳化钨颗粒。
[0008]进一步的，所述还原碳化中还原碳化温度为800～950℃，所述钨氧化物的装舟量0.25～0.50kg，所述钨氧化物的推舟速度10～20min/舟，所述混合气氛的氢气流量为40～60m3/h，所述混合气气氛的露点
‑
70～
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60℃。
[0009]第二方面，提供一种硬质合金，基于权利要求上述任一项所述的硬质合金粉末通过球磨和烧结工艺制得。
[0010]进一步的，所述球磨过程包括：将所述超细碳化钨粉粉末、所述TIC颗粒、所述镍粉以球料比4:1，球磨转速70r/min，并投入无水乙醇150ml～250ml，以填充系数0.4进行球磨处理24～48h，得到混合湿料，并将所述混合湿料以50℃的干燥温度进行干燥处理0.5～1h得到干燥后的混合物料。
[0011]进一步的，在烧结处理之前还包括对所述混合物料基于240～400MPa的压强进行压制处理并保持5s，得到目标混合物料。
[0012]进一步的，所述烧结工艺包括将所述目标混合物料投入至烧结室并通入5MPa氩气进行多段烧结处理，具体包括：将所述目标混合物料投入真空烧结室以3.3～4.0℃/min的升温速率进行升温至200℃并保温10～15min进行初次烧结；再以3.5～4.2℃的升温速率由200℃升温至350℃并保温30～45min进行二次烧结；再以3.3～4.0℃的升温速率由350℃升温至500℃保温90min～100min进行三次烧结；再以4.0～4.5℃/min的升温速度升温至1100℃，保温60min～80min进行四次烧结；再以4.0～4.5℃的升温速率由1100℃到升温至1500℃并保温60min～120min后降温至70～90℃，得到硬质合金。
[0013]第三方面，提供一种上述硬质合金的应用，其特征在于，用于制造硬质合金制品和金属件，所述硬质合金制品包括喷嘴、密封环、阀座、轴密封衬套和刀具中的一种或几种。
[0014]进一步的，所属金属件包括金属本体以及在所述金属本体表面形成的硬质合金涂层，所述硬质合金涂层由任一项所述的硬质合金粉末通过热喷涂工艺形成。
[0015]进一步的，所述热喷涂工艺通过将所述硬质合金粉末以氧气作为载体的条件下在所述金属本体表面加热喷涂，所述氧气流量为55～60m3/h，所述硬质合金粉末的送粉速度为90g/min。
[0016]本申请实施例提供的技术方案中，通过制备纳米级别的超细碳化钨颗粒，并基于超细碳化钨颗粒通过工艺过程制备得到硬质合金，并将硬质合金作为喷涂材料在高温条件下在金属件表面形成硬质合金涂层。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本申请实施例提供的硬质合金制备工艺流程图。
[0019]图2是本申请实施例提供的合金试样结果图。
[0020]图3是本申请实施例提供的硬质合金断口形貌SEM图。
[0021]图4是本申请实施例提供的硬质合金硬度和抗弯强度随球磨时间变化的趋势图。
[0022]图5是本申请实施例提供的硬质合金硬度与抗弯强度随压制压强增加的变化趋势图。
[0023]图6是本申请实施例提供的硬质合金腐蚀金相图。
具体实施方式
[0024]为使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金粉末，其特征在于，包括按照重量份的超细碳化钨颗粒75～95％、TIC颗粒1～5％以及黏结金属颗粒4～20％，所述黏结金属颗粒包括镍粉、钴粉和镍粉中的一种或多种，所述超细碳化钨颗粒基于仲钨酸铵为原材料，通过流态化氧化以及流态化还原碳化得到，所述超细碳化钨颗粒晶粒粒径小于0.1μm。2.根据权利要求1所述的硬质合金粉末，其特征在于，所述超细碳化钨颗粒的制备方法包括：将仲钨酸铵基于流化床通过流态化氧化得到钨氧化物，将得到的所述钨氧化物通入流化池并通入一氧化碳
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氢气混合气氛进行还原碳化得到超细碳化钨颗粒。3.根据权利要求2所述的硬质合金粉末，其特征在于，所述还原碳化中还原碳化温度为650～750℃，所述钨氧化物的装舟量0.25～0.50kg，所述钨氧化物的推舟速度10～20min/舟，所述混合气氛的氢气流量为40～60m3/h，所述混合气气氛的露点
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70～
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60℃。4.一种硬质合金，其特征在于，基于权利要求1～3任一项所述的硬质合金粉末通过球磨和烧结工艺制得。5.根据权利要求4所述的硬质合金，其特征在于，所述球磨过程包括：将所述超细碳化钨粉粉末、所述TIC颗粒、所述镍粉以球料比4:1，球磨转速70r/min，并投入无水乙醇150ml～250ml，以填充系数0.4进行球磨处理24～48h，得到混合湿料，并将所述混合湿料以50℃的干燥温度进行干燥处理0.5～1h得到干燥后的混合物料。6.根据权利要求5所述的硬质合金，其特征在于，在烧结处理之...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宗发，周保华，卢俊，周虎，张勇，
申请(专利权)人：四川川钨硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：