一种以镍为粘接相的碳化钛基耐磨硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳化钛基耐磨硬质合金，包括31.95wt％～55.73wt％的Ti、22.23wt％～39.68wt％的Ni、10.27wt％～13.87wt％的C、8.21wt％～10.14wt％的Mo以及2.67wt％～3.32wt％的W。本发明专利技术以碳化钛取代碳化钨，既保有原来硬质合金各项使用性能，又减少钨的使用，同时降低生产成本；而且采用Ni为粘结剂，对合金基体具有良好的润湿性，比Co粘结剂有更好的抗氧化性和抗蚀性。本发明专利技术制备的合金材料硬度高，耐磨性、耐腐蚀性好，战略资源消耗低，孔隙度低且性价比高，可用于石油行业球阀、密封环的基体材料。环的基体材料。

【技术实现步骤摘要】
一种以镍为粘接相的碳化钛基耐磨硬质合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于碳化钛基耐磨硬质合金
，涉及一种碳化钛基耐磨硬质合金及其制备方法，尤其涉及一种以镍为粘接相的碳化钛基耐磨硬质合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着世界钨精矿产量逐年下降，存货逐渐干涸，在没有更多储备抛售的情况下，世界钨业将面临严峻可怕的原钨短缺。
[0003]而硬质合金自从问世以来，现有的硬质合金一直以碳化钨为主要原材料，其组分一般都是以碳化钨作为硬质相，以镍、钴、铁作为粘结相，现金钨是世界上的稀有金属，资源有限，但随着工业化现代化的迅速发展，硬质合金材料应用的日益广泛，作为硬质合金材料主要成分的碳化钨需求量急剧增加。钨资源的紧缺和成本价格的上升，以其他物质取代或部分取代碳化钨无疑对缓解资源的短缺起到巨大作用，这也为硬质合金生产寻求新的替代原材料提出了新的科研课题，如采用碳化钛作为硬质合金组分中的硬质相，其原料为钛白粉，资源广泛，成本价格低廉，比重轻，硬度高，显微硬度测定为3200HV，比WC的2400HV还高出800HV，但目前使用其它金属碳化物等物质作为碳化钨的替代品却存在硬质合金各项性能指标下降、合金基体耐磨性和抗蚀性差、生产成本高等诸多问题。
[0004]因此，如何找到一种更为适宜的非碳化钨基硬质相的硬质合金，解决现有硬质合金中存在的上述问题，已成为业内诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种碳化钛基耐磨硬质合金及其制备方法，特别是一种以镍为粘接相的碳化钛基耐磨硬质合金。本专利技术提供的碳化钛基耐磨硬质合金，具有产成品硬质合金材料硬度高、耐磨和耐腐蚀性好和性价比高的特点，而且工艺简单，可控性强，成本低，现场可执行性高，适于工业化规模生产的推广和应用。
[0006]本专利技术提供了一种碳化钛基耐磨硬质合金，包括：
[0007]Ti：31.95wt％～55.73wt％；
[0008]Ni：22.23wt％～39.68wt％；
[0009]C：10.27wt％～13.87wt％；
[0010]Mo：8.21wt％～10.14wt％；
[0011]W：2.67wt％～3.32wt％。
[0012]优选的，所述碳化钛基耐磨硬质合金中还包括Ta和/或Cr；
[0013]所述Ta的质量含量为0.01％～1％；
[0014]所述Cr的质量含量为0.01％～1％。
[0015]优选的，所述碳化钛基耐磨硬质合金中还包括Fe和/或Co；
[0016]所述Fe的质量含量为0.01％～1％；
[0017]所述Co的质量含量为0.01％～1％。
[0018]优选的，所述碳化钛基耐磨硬质合金中的元素加和满足100％；
[0019]所述碳化钛基耐磨硬质合金为以镍为粘结相的碳化钛基耐磨硬质合金；
[0020]所述碳化钛基耐磨硬质合金的晶粒大小为1.4～1.8μm。
[0021]本专利技术提供了一种碳化钛基耐磨硬质合金，按原料质量百分比计，包括：
[0022]镍粉20％～30％；
[0023]碳化钛粉50％～70％；
[0024]添加剂1％～2％；
[0025]碳化钨粉1％～3％；
[0026]余量的钼粉；
[0027]所述原料质量加和满足100％。
[0028]优选的，所述碳化钛粉、钼粉、碳化钨粉和镍粉的粒径各自独立的选自1～2μm；
[0029]所述碳化钛的总碳含量为17.2wt％～19.8wt％；
[0030]所述添加剂包括Cr3C2和/或TaC；
[0031]所述原料中还包括橡胶溶液。
[0032]本专利技术还提供了一种碳化钛基耐磨硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
[0033]1)将镍粉、碳化钛粉、添加剂、碳化钨粉和钼粉进行混合后，得到混合料浆；
[0034]2)将上述步骤得到的混合料浆过滤和干燥后，再与橡胶溶液再次混合，再次干燥后得到混合料；
[0035]3)将上述步骤得到的混合料经过压力成型和烧结后，得到碳化钛基耐磨硬质合金。
[0036]优选的，所述混合的方式包括球磨湿磨混合；
[0037]所述球磨湿磨混合所用的溶剂包括无水乙醇；
[0038]所述溶剂的添加量为400～500ml/kg原料；
[0039]所述混合料浆中的粉末粒度为1～2μm。
[0040]优选的，所述橡胶包括SD橡胶；
[0041]所述橡胶溶液的加入量为混合料浆总质量的0.8wt％～1.0wt％；
[0042]所述再次干燥的方式包括真空干燥；
[0043]所述再次干燥的温度为90～110℃；
[0044]所述再次干燥的时间为15～25分钟。
[0045]优选的，所述压力成型的压力为50～200MPa；
[0046]所述烧结的方式包括真空烧结；
[0047]所述烧结的温度为1380～1450℃；
[0048]所述烧结的时间为11～14h。
[0049]本专利技术提供了一种碳化钛基耐磨硬质合金，包括31.95wt％～55.73wt％的Ti、22.23wt％～39.68wt％的Ni、10.27wt％～13.87wt％的C、8.21wt％～10.14wt％的Mo以及2.67wt％～3.32wt％的W。与现有技术相比，本专利技术针对现有使用的碳化钨替代品存在硬质合金各项性能指标下降、合金基体耐磨性和抗蚀性差、生产成本高等技术问题，创造性的提供一种具有产成品硬质合金材料硬度高、耐磨和耐腐蚀性好和性价比高的以镍为粘结相的碳化钛基耐磨硬质合金。
[0050]本专利技术提供的碳化钛基耐磨硬质合金，在碳化钛基硬质合金中加入钼，烧结时会在碳化钛晶粒周围形成环形的碳化钼晶粒，减少碳化钛与粘接相的直接接触，从而改善碳化钛与粘接相的润湿性；在材料的配方中加入适当比例的碳化钨，形成钨钛固溶体，通过固溶强化提高碳化钛基硬质合金的结合强度，打破了常规碳化钛基合金强度低于2000的技术难题。
[0051]本专利技术提供的以镍为粘结相的碳化钛基耐磨硬质合金，以碳化钛取代碳化钨，既保有原来硬质合金各项使用性能，又减少钨的使用，同时降低生产成本；而且采用Ni为粘结剂，对合金基体具有良好的润湿性，比Co粘结剂有更好的抗氧化性和抗蚀性。本专利技术制备的合金材料硬度高，耐磨性、耐腐蚀性好，战略资源消耗低，孔隙度低且性价比高，可用于石油行业球阀、密封环的基体材料。
[0052]实验结果表明，本专利技术制备的以镍为粘结相的碳化钛基耐磨硬质合金，合金组织均匀，其晶粒大小约为1.4～1.8μm，抗弯强度≥2000Mpa，硬度≥88HRA，而且镍含量高，具有优异的耐腐蚀性。
附图说明
[0053]图1为本专利技术制备的碳化钛基耐磨硬质合金的扫描电镜图；
[0054]图2为本专利技术制备的碳化钛基耐磨硬质合金的能谱图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化钛基耐磨硬质合金，其特征在于，包括：Ti：31.95wt％～55.73wt％；Ni：22.23wt％～39.68wt％；C：10.27wt％～13.87wt％；Mo：8.21wt％～10.14wt％；W：2.67wt％～3.32wt％。2.根据权利要求1所述的碳化钛基耐磨硬质合金，其特征在于，所述碳化钛基耐磨硬质合金中还包括Ta和/或Cr；所述Ta的质量含量为0.01％～1％；所述Cr的质量含量为0.01％～1％。3.根据权利要求1所述的碳化钛基耐磨硬质合金，其特征在于，所述碳化钛基耐磨硬质合金中还包括Fe和/或Co；所述Fe的质量含量为0.01％～1％；所述Co的质量含量为0.01％～1％。4.根据权利要求1所述的碳化钛基耐磨硬质合金，其特征在于，所述碳化钛基耐磨硬质合金中的元素加和满足100％；所述碳化钛基耐磨硬质合金为以镍为粘结相的碳化钛基耐磨硬质合金；所述碳化钛基耐磨硬质合金的晶粒大小为1.4～1.8μm。5.一种碳化钛基耐磨硬质合金，其特征在于，按原料质量百分比计，包括：镍粉20％～30％；碳化钛粉50％～70％；添加剂1％～2％；碳化钨粉1％～3％；余量的钼粉；所述原料质量加和满足100％。6.根据权利要求5所述的碳化钛基耐磨硬质合金，其特征在于，所述碳化钛粉、钼粉、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永，涂建刚，罗成，高凌燕，唐冬梅，王金林，
申请(专利权)人：西迪技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：