[發明專利]一種五元硬質合金用固溶體的制備方法

有效

• 申請號: 201410344156.1
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104131191A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 郭偉;張平
• 申請（專利權）人: 長沙偉徽高科技新材料股份有限公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C29/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;周棟

技術領域

本發明涉及一種五元硬質合金用固溶體的制備方法。

背景技術

一般來講高性能的硬質合金刀片基體材料由WC，固溶體和Co三部分組成。近年來迶著航空航天領域的飛速發展，涌現出大量的難加工材料，人們都在尋找新型的硬質合金刀具材料，以滿足日益苛刻的加工要求；為了改善硬質合金的物理力學性能，常加入一些TaC含量較高(W、Ti、Ta)C固溶體復式碳化物，以改善硬質合金的切削性能；但是由于Ta屬于稀有金屬，價格昂貴，影響了刀具材料的推廣應用。大多高端硬質合金大多采用WC-TiC-TaC固溶體，但是Ta是稀有貴金屬，TaC的價格在2500-4000元/kg,因此尋找TaC的替代物成為生產硬質合金材料的難題。因此用價格相對低廉作用與TaC類似的NbC部分替代TaC是人們關注的重點方向，這一項研究對硬質合金刀具材料在難加工材料領域的應用起到了積極的指導意義。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種五元硬質合金用固溶體的制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

所述五元硬質合金用固溶體的制備方法包括如下步驟：

(1)將TiO₂、WC、TaC、和NbC按19—37:27—34:10—37:6—9的重量比混合，然后加入炭黑粉末(放入V型混料器中混合56小時，混合均勻后卸料)，得五元混合物粉末，其中，所述炭黑粉末占五元混合物粉末總重量的7—14％；其中TiO₂為Ti源，WC為W源，TaC為Ta源，NbC為Nb源，炭黑粉末為還原劑；

(2)將五元混合物粉末(放入做好的鋼模內)壓制成直徑為55—65mm，高度為45—55mm的料坯；

(3)將料坯放入石墨舟皿內，在1600—1800℃、H₂氣氛條件下碳化還原，得固溶體粉末；

(4)將固溶體粉末于真空環境中，‐0.03—‐0.05Mpa、1800—2000℃條件下真空碳化提純2—4h，得五元硬質合金用固溶體。

優選地，步驟(2)中壓制五元混合物粉末的壓力為500-800kg/cm²。

優選地，步驟(2)述料坯的直徑為60mm，高度為50mm。

優選地，步驟(3)所述H₂氣氛中，H₂的壓力為0.1Mpa。

優選地，步驟(4)真空碳化提純時的壓力為-0.04Mpa。

通過本方法制備所得的固溶體粉末具有很高的固溶度，通過XRD分析為單相結構，同時產品的純度高，氧含量低，成分可控。

本發明以TiO₂作為Ti源，分別以WC作為W源，TaC作為Ta源，NbC作為Nb源，再配以一定量的炭黑還原TiO₂，先在通H₂條件下碳化還原，最后在真空條件下進一步固溶提純制備出固溶體粉末。

總之，本發明提供了一種含Nb固溶體(W、Ti、Ta、Nb)C粉末的制備方法，并且可以實現根據不同需求來制備出各種不同組成的固溶體粉末。通過本發明所述之方法不僅可以實現根據成分需要來設計固溶體的成分，同時所制得的固溶體具有很高的固溶度和純度。本發明用相對便宜的NbC(800元/KG)部分代替昂貴的TaC來制造硬質合金的固溶體,在保證同等功效的情況下來降低制造成本。

附圖說明

圖1為實施例1中五元硬質合金用固溶體的XRD圖譜；

圖2為實施例2中五元硬質合金用固溶體的XRD圖譜。

具體實施方式

實施例1

采用粒度為1.0μm的TiO₂,2.0μm的WC，TaC，NbC作為原料。其質量配比為：TiO2:WC:TaC:NbC＝36.13：33.61：10.08：6.72，并配以碳黑粉末，得五元混合物粉末，炭黑粉末占五元混合物粉末總重量的13.46％的。混合好的粉末用壓機壓制成為直徑為60mm，高度為50mm的料坯，將料坯放入石墨舟皿內，在通H₂的碳管爐內于1600—1800℃還原得到固溶體粉末。待粉末冷卻后將其放入真空容器內，于-0.04MPa，1800—2000℃下真空碳化固溶2—4小時提純,得到最終組織為(W0.4Ti0.4Ta0.12Nb0.08)C的五元硬質合金用固溶體。

五元硬質合金用固溶體的性能指標如下：