一种以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金及其制备方法，其中碳化钛基硬质合金按质量百分比由以下原料构成：镍粉为１３－２０％，钼粉为７－１０％，余量为碳化钛粉；其制备方法是将镍粉、钼粉和碳化钛粉加入球磨机中湿磨后过滤、干燥，然后加入石蜡，搅拌均匀后干燥并模压成型，成型后置于氢气气氛中于３００－５００℃保温２－３小时，随后置于真空度１×１０－２－５×１０－２Ｐａ，温度１４００－１４５０℃的条件下烧结１－１．５小时得成品。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，可用于低碳钢连续切削的（半）精加工，也可作为金刚石涂层刀具的基体材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无钴粘结剂的碳化钛(TiC)基硬质合金，具体地说是一种以镍钼 (Ni-Mo)合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金及其制备方法。
技术介绍
硬质合金专利技术以来，钴(Co) —直是硬质合金的主要粘结剂。因为Co对硬质相有 良好的润湿性和粘结性，使碳化钨-钴(WC-Co)，碳化钛-钴(TiC-Co)系硬质合金具有高硬 度、高强度、高耐磨性。然而我国Co资源的稀缺，Co资源不能满足国内硬质合金的生产需 求，多数Co需要进口，而国际Co资源价格波动幅度较大，使Co供货及需求情况复杂化。并 且据报导，肺癌与吸入Co粉末有关。所以近年来Co粘结剂的替代品的研究成为热点。开发无Co，W的硬质合金已迫在眉睫。TiC是非金属元素C和过渡族金属元素Ti 的共价化合物，为面心立方晶格(NaCl型)，八面体结构，其晶格常数为0. 4319nm，密度为 4. 90-4. 93g/cm3。TiC的力学性能要优于WC，故TiC可以取代WC做硬质相。Ni与Co在元 素周期表中同属铁族金属，密度，熔点，原子半径相近，物理、化学性能相近，而M对TiC也 表现出良好的润湿性，比Co有更好的抗氧化性和抗蚀性。尤其是合金化后，硬质合金性能 更加优越，在低碳含量的下还具有无磁性的优点，但是只加M的TiC基硬质合金韧性很差。 研究表明加入Mo可以使固溶体[(Ti，Mo，)C]环形相增厚，提高了粘结剂液相对固相碳化物 的润湿性，从而可以提高合金的强度；但环形相是脆性的，过多的Mo会导致环形相过厚，反 而降低合金的抗弯强度。另外我国的Ni，Ti资源要丰富的多，价格也相对便宜。对于金刚 石涂层硬质合金，硬质合金中的粘结相Co是影响金刚石膜与硬质合金表面结合力的制约 因素，所以无Co或少Co的硬质合金也可用作高性能金刚石涂层硬质合金的基体。
技术实现思路
本专利技术为了避免现有技术的不足之处，提供一种无钴添加、成本低、资源丰富的以 镍钼合金为粘结剂的TiC基硬质合金及其制备方法。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的特点是按质量百分比其原料 构成为镍粉为13-20%，钼粉为7-10%，余量为碳化钛粉。本专利技术以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法的特点是按以下步 骤操作a、将镍粉、钼粉和碳化钛粉加入球磨机中湿磨至粉末粒度为1-1. 5 μ m得混合浆 料，湿磨所用溶剂为无水乙醇；b、将所述混合浆料过滤、干燥后加入石蜡，搅拌均勻后在100-150°C下真空干燥 10-12小时得混合物，将所述混合物投入模具中于300-400MPa压力下成型，然后在氢气气 氛中于300-500°C保温2-3小时，随后置于真空度1 X IO4-I X IO5Pa,温度1400-1450°C的条件下烧结1-1. 5小时得成品。本专利技术以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法的特点也在于所述 无水乙醇的添加量为每千克粉料添加250-300mL。本专利技术以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法的特点也在于所述 石蜡的添加量为原料总质量的2wt%。本专利技术以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法的特点也在于所述 碳化钛粉的粒径为1-2 μ m,镍粉的粒径为1. 5-2. 5 μ m,钼粉的粒径为3-4 μ m。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在1、本专利技术采用M为粘结剂，对合金基体具有良好的润湿性，比Co有更好的抗氧化 性和抗蚀性。2、本专利技术添加的Mo可以使合金基体环形相增厚，提高了 Ni与合金基体的润湿性， 以减小烧结后硬质合金的孔隙度，从而可以提高合金的强度，获得良好的机械性能。3、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，可用于低碳钢连续切削的(半)精加工，也可作为金刚石涂层刀具的基体材 料。四附图说明图1是实例1制备的TiC基硬质合金的X射线衍射图。图2是实例2制备的TiC基硬质合金的X射线衍射图。图3是实例3制备的TiC基硬质合金的X射线衍射图。图4是实例1制备的TiC基硬质合金的扫描电镜照片，放大倍数为5000。图5是实例2制备的TiC基硬质合金的扫描电镜照片，放大倍数为5000。图6是实例3制备的TiC基硬质合金的扫描电镜照片，放大倍数为5000。五具体实施例方式实施例1 本实施例中，以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金，按质量百分比其原料构 成为镍粉为20%，钼粉为10%，碳化钛粉70%。本实施例中以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法，按以下步骤操 作a、将镍粉、钼粉和碳化钛粉加入行星式球磨机中，球磨机转速为240r/min，球磨球 为直径5mm与IOmm的WC-8wt% Co硬质合金球磨球，球料比为6 1，球磨时间为48h，湿磨 所用溶剂为无水乙醇，湿磨至粉末粒度为1-1. 5μπι得混合浆料；b、将混合浆料过滤、干燥后加入原料总质量2%的石蜡，拌均勻后在100-150°C下 真空干燥10-12小时得混合物，将所述混合物投入模具中于300-400MPa压力下成型，然后 置于管式炉中在氢气气氛中于300-500°C保温2-3小时，随后置于真空度lX10_2Pa，温度 1400-1450°C的条件下烧结1-1. 5小时得成品。具体实施时无水乙醇的添加量为每千克粉料添加250_300mL ；所用碳化钛粉的粒 径为1-2 μ m,镍粉的粒径为1. 5-2. 5 μ m,钼粉的粒径为3-4 μ m ；所用石蜡事先用少量汽油溶解后再加入。根据上述成分和工艺制备的TiC基硬质合金组织均勻，其晶粒大小约为0. 8 Ι.Ομπι，抗弯强度为1680. 3Mpa，硬度为91.8HRA，其X射线衍射图谱见图1，微观形貌见图3。本成分硬质合金可用于低碳钢的连续切削半精加工，也可用作金刚石涂层硬质合金的基 体。实施例2 本实施例中，以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金，按质量百分比其原料构 成为镍粉为13%，钼粉为7%，碳化钛粉80%。本实施例中以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法同实施例1，不 同的是步骤b中烧结时的真空度为3X 10_2Pa。根据上述成分和工艺制备的TiC基硬质合金组织均勻，其晶粒大小约为0. 8 l.Oym,抗弯强度为1387. 2MPa,硬度为92. 1HRA,其X射线衍射图谱见图2，微观形貌见图4。本成分硬质合金可用于低碳钢连续切削精加工，也可用作金刚石涂层硬质合金的基体。实施例3 本实施例中，以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金，按质量百分比其原料构 成为镍粉为17 %，钼粉为8 %，碳化钛粉75 %。本实施例中以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法同实施例1，不 同的是步骤b中烧结时的真空度为5X 10_2Pa。根据上述成分和工艺制备的TiC基硬质合金组织均勻，其晶粒大小约为0. 8 l.Oym,抗弯强度为1467. 3MPa,硬度为92. 0HRA,其X射线衍射图谱见图3，微观形貌见图 6。本成分硬质合金可用于低碳钢连续切削精加工，也可用作金刚石涂层硬质合金的基体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金，其特征是按质量百分比其原料构成为：镍粉为１３－２０％，钼粉为７－１０％，余量为碳化钛粉。

【技术特征摘要】
一种以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金，其特征是按质量百分比其原料构成为镍粉为13 20％，钼粉为7 10％，余量为碳化钛粉。2.—种权利要求1所述的以镍钼合金为粘结剂的碳化钛基硬质合金的制备方法，其特 征是按以下步骤操作a、将镍粉、钼粉和碳化钛粉加入球磨机中湿磨至粉末粒度为1-1.5μπι得混合浆料，湿 磨所用溶剂为无水乙醇；b、将所述混合浆料过滤、干燥后加入石蜡，搅拌均勻后在100-15(TC下真空干燥10-12 小时得混合物，将所述混合物投入模具中于300-400MPa压力下成型，然后在氢气气氛中于 300-500°C保温2-3小时，随后置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋阳，秦凯旋，韩领，蓝新正，仲鸿海，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]