耐磨蝕硬質合金及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種耐磨蝕硬質合金及其制備方法，該主要由75～95wt％的碳化鎢混合粉和5～25wt％的鎳粉燒結制成，碳化鎢混合粉包括常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉。常規碳化鎢粉、鑄造碳化鎢粉和鎳粉通過燒結得到耐磨蝕硬質合金。其中鎳為粘結金屬，具有較強的抗腐蝕性能，鑄造碳化鎢和常規碳化鎢具有不同的共晶組織，三者共同燒結強化了粘結相的強度及改善晶間微觀結構，提高合金的韌性和耐磨蝕性，更顯著提高了合金的抗沖擊能力，制備的合金其耐磨性、抗腐蝕性和抗沖擊韌性得到極大的提高，實現了強度和顯微硬度的良好匹配，從而使耐磨蝕硬質合金綜合性能大大地提高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及硬質合金領域，特別地，涉及一種耐磨蝕硬質合金。此外，本專利技術還涉及一種包括上述耐磨蝕硬質合金的制備方法。
技術介紹
隨著硬質合金工業的不斷發展及深海工程步伐的加快，油氣勘探向地質條件和物理環境更加復雜的區域發展，一些高H2S和CO2含量高含硫地質環境的區域已成為油氣勘探的重點，深海用高強度材料的需求激增，而其失效壽命越來越受到關注。國內外鉆井工程中腐蝕研究主要集中在CO2、H2S和CO2/H2S的腐蝕與防護方面，防腐蝕措施主要包括選材、控制鉆井液、防腐層、電化學保護等，這些防腐措施都有一定的缺陷，不能從根本上解決問題。而含量相對較高的Ni、Mo、Nb等元素的合金使得其耐腐蝕性能明顯優于其它耐蝕合金，與其它耐蝕金屬、非金屬材料相比，它們在各種腐蝕環境中，具有較強的耐蝕破壞能力，并兼具有良好的力學性能及加工性能。鎳合金在我國已有較大的發展，特別在硬質合金中的鎳基鑄造碳化鎢復合涂層應用方面取得很大進步；但采用碳化鎢硬質相和鎳粘結相的硬質合金制造方面，由于鎢鎳硬質合金的耐磨蝕性與韌性的相互矛盾關系未能調和，目前國內鎢鎳硬質合金都是采用犧牲合金的強度來換取其硬度，所以僅僅只能用于耐磨、耐蝕等密封件等方面，根本不能用于礦用開采上，大大制約了硬質合金的應用范圍。提高鎢鎳硬質合金韌性而不損其耐磨蝕性能，使合金制品的耐磨蝕性和韌性高度有機統一具有重要的經濟價值和科學意義。
技術實現思路
本專利技術提供了一種耐磨蝕硬質合金及其制備方法，以解決現有的硬質合金強度耐磨蝕性與韌性不能兼顧的技術問題。本專利技術采用的技術方案如下：本專利技術一方面提供了一種耐磨蝕硬質合金，主要由75～95wt％的碳化鎢混合粉和5～25wt％的鎳粉燒結制成，碳化鎢混合粉包括常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉。進一步地，常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉的質量比為50～90:10～50，優選為60～80:20～40。進一步地，常規碳化鎢粉的費氏粒度為6.8～12.3μm，鑄造碳化鎢粉的費氏粒度為2.0～5.8μm，鎳粉的費氏粒度為1.0～4.5μm，優選地，常規碳化鎢粉的費氏粒度為6.8～8.3μm，鑄造碳化鎢粉的費氏粒度為2.0～3.80μm，鎳粉的費氏粒度為1.20～1.80μm。進一步地，碳化鎢粉的碳量為6.12～6.17wt％，鑄造碳化鎢的碳量為3.2～5.68wt％，優選地，鑄造碳化鎢的碳量為4.2～5.18wt％。進一步地，耐磨蝕硬質合金主要由87～94wt％的碳化鎢混合粉和6～13wt％的鎳粉燒結制成。本專利技術另一方面提供了一種耐磨蝕硬質合金的制備方法，包括以下步驟：根據耐磨蝕硬質合金的組成準備原料；將碳化鎢混合粉和鎳粉混合配料，燒結得到耐磨蝕硬質合金。進一步地，混合配料和燒結之間還依次包括濕磨、摻成形劑干燥、制粒、壓制成型的步驟。進一步地，濕磨的球磨介質為丙酮和正已烷，球料之比為3.3:1，固液之比為4.2：1，濕磨的時間為26～48小時。進一步地，摻成形劑干燥的步驟為在濕磨后的粉體中摻入石蠟，加熱至58～62℃并滾磨25～30分鐘。進一步地，燒結為真空低壓一體化燒結，最高溫度為1480～1640℃。本專利技術具有以下有益效果：常規碳化鎢粉、鑄造碳化鎢粉和鎳粉通過燒結得到耐磨蝕硬質合金。其中鎳為粘結金屬，具有較強的抗腐蝕性能，鑄造碳化鎢和常規碳化鎢具有不同的共晶組織，三者共同燒結強化了粘結相的強度及改善晶間微觀結構，提高合金的韌性和耐磨蝕性，更顯著提高了合金的抗沖擊能力，制備的合金其耐磨性、抗腐蝕性和抗沖擊韌性得到極大的提高，實現了強度和顯微硬度的良好匹配，從而使耐磨蝕硬質合金綜合性能大大地提高。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本專利技術還有其它的目的、特征和優點。下面將對本專利技術作進一步詳細的說明。具體實施方式以下對本專利技術的實施例進行詳細說明，但是本專利技術可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。本專利技術的優選實施例提供了本專利技術一方面提供了一種耐磨蝕硬質合金，主要由75～95wt％的碳化鎢混合粉和5～25wt％的鎳粉燒結制成，碳化鎢混合粉包括常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉。常規碳化鎢粉即為一般的碳化鎢粉，區別于鑄造碳化鎢。常規碳化鎢粉為市售碳化鎢粉也可自制。常規碳化鎢的晶體結構為WC，其具有晶完整、缺陷少、微觀應變小的優點。鑄造碳化鎢為W2C和WC共晶組織，經過1600～2000℃的高溫預燒后，雜質少，化學性
能穩定，內部組織為細等軸樹枝狀，結構均勻致密。燒結后無過共晶和亞共晶組織，顯微硬度高。鑄造碳化鎢具有高硬度、良好的耐磨性等特點，加之粘結金屬鎳的加入，使其對Cl﹣、H2S具有較好的抵御能力，成為一種優異的深海石油鉆采裝備材料。鎳粉作為粘結金屬。其中，75～95wt％的碳化鎢混合粉和5～25wt％的鎳粉。常規碳化鎢粉、鑄造碳化鎢粉和鎳粉三者共同燒結強化了粘結相的強度及改善晶間微觀結構，提高合金的韌性和耐磨蝕性，更顯著提高了合金的抗沖擊能力，制備的合金其耐磨性和抗沖擊韌性得到極大的提高，抗彎強度和硬度性能優異，實現了強度和顯微硬度的良好匹配，從而使合金綜合性能大大地提高。本專利技術的耐磨蝕硬質合金能有效地提高機械零件的耐磨性、耐腐蝕性和韌性，延長使用壽命，在深海石油鉆采，海洋裝備，地質，礦山，工程機械和航空航天領域具有廣闊的應用前景。本專利技術具有以下有益效果：常規碳化鎢粉、鑄造碳化鎢粉和鎳粉通過燒結得到耐磨蝕硬質合金。其中鎳為粘結金屬，具有較強的抗腐蝕性能，鑄造碳化鎢和常規碳化鎢具有不同的共晶組織，三者共同燒結強化了粘結相的強度及改善晶間微觀結構，提高合金的韌性和耐磨蝕性，更顯著提高了合金的抗沖擊能力，制備的合金其耐磨性、抗腐蝕性和抗沖擊韌性得到極大的提高，實現了強度和顯微硬度的良好匹配，從而使耐磨蝕硬質合金綜合性能大大地提高。可選地，常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉的質量比為50～90:10～50。通過調節二者的質量緩沖硬質合金抗彎強度與硬度難以兼得的矛盾關系，因為過多地加入鑄造碳化鎢粉雖能提高合金的硬度，但不利于制造過程中碳量的控制，而且脆性W2C會極大地降低合金的抗彎強度。常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉的質量比為50～90:10～50，在該比例下耐磨蝕硬質合金的耐磨性和沖擊韌性等綜合性能得到了較好的統一，從而有益于延長硬質合金的使用壽命及提高使用效率。優選地，常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉的質量比為60～80:20～40。可選地，常規碳化鎢粉的費氏粒度為6.8～12.3μm，鑄造碳化鎢粉的費氏粒度為2.0～5.8μm，鎳粉的費氏粒度為1.0～4.5μm。費氏粒度即Fsss粒度。選擇上述不同粒度的常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉，可使耐磨蝕硬質合金具有雙峰非均勻晶粒結構，達到均衡兼具合金的高韌性、高耐磨性和強耐腐蝕性，從而優于普通均勻晶粒結構的硬質合金。可選地，碳化鎢粉的碳量為6.12～6.17wt％，鑄造碳化鎢的碳量為3.2～5.68wt％。選擇上述碳量的常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉具有利于制造過程中碳量的精準控制及合金的碳量平衡。可選地，耐磨蝕硬質合金主要由87～94wt％的碳化鎢混合粉和6～13wt％的鎳粉燒結制成。本專利技術另一方面提供了一種耐磨蝕硬質合金的制備方法，包括以下步驟：根據耐磨蝕硬質合金的組成準備原料；將碳化鎢混合粉和鎳粉混合配料，燒結得到耐磨蝕本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐磨蝕硬質合金，其特征在于，主要由75～95wt％的碳化鎢混合粉和5～25wt％的鎳粉燒結制成，所述碳化鎢混合粉包括常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉。

【技術特征摘要】
1.一種耐磨蝕硬質合金，其特征在于，主要由75～95wt％的碳化鎢混合粉和5～25wt％的鎳粉燒結制成，所述碳化鎢混合粉包括常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉。2.根據權利要求1所述的耐磨蝕硬質合金，其特征在于，所述常規碳化鎢粉和鑄造碳化鎢粉的質量比為50～90:10～50，優選為60～80:20～40。3.根據權利要求1所述的耐磨蝕硬質合金，其特征在于，所述常規碳化鎢粉的費氏粒度為6.8～12.3μm，所述鑄造碳化鎢粉的費氏粒度為2.0～5.8μm，所述鎳粉的費氏粒度為1.0～4.5μm，優選地，所述常規碳化鎢粉的費氏粒度為6.8～8.3μm，所述鑄造碳化鎢粉的費氏粒度為2.0～3.80μm，所述鎳粉的費氏粒度為1.20～1.80μm。4.根據權利要求1所述的耐磨蝕硬質合金，其特征在于，所述常規碳化鎢粉的碳量為6.12～6.17wt％，所述鑄造碳化鎢的碳量為3.2～5.68wt％，優選地，所述鑄造碳化鎢的碳量為4.2～5.18wt％。5.根據權利要求1～4中任一項所述的耐磨蝕硬質合金，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖華，單水桃，
申請(專利權)人：湖南世紀鎢材股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南;43