[發明專利]一種高硬度、高韌性硬質合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201510740834.0
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105296834B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 曹瑞軍;林晨光;林中坤;謝興鋮
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于硬質合金技術領域，具體涉及一種高硬度、高韌性硬質合金及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著硬質合金應用領域的不斷擴展，硬質合金牌號和材質的研究正朝著超粗和超細晶粒兩個方向發展。超粗WC-Co硬質合金的WC顆粒具有晶體結構完整、結構缺陷少、強度和硬度高、微觀應變小等一系列優點，用其制造的硬質合金韌性好、高溫硬度高、蠕變變形小，被廣泛用于礦山工具、石油鉆采工具、采煤機截齒工具、隧道工程用盾構機刀具、沖壓模具、硬面表面噴涂等。

超粗礦用硬質合金的微觀組織是一種均勻結構，WC顆粒在鈷粘結相基體上均勻分布。該類硬質合金制備的最大難點在于單晶超粗WC顆粒的制備并在合金中保持。國外先進硬質合金企業制備的超粗晶硬質合金中WC晶粒尺寸約為8μm，WC大于10μm的超粗晶硬質合金未見公開報道。

中國專利CN 101787479B公布了一種網狀硬質合金，其結構是在硬度較低的硬質合金基體上分布一定數量的另一種高硬度硬質合金團粒，團粒的鈷含量為3.5～6％，基體的鈷含量為6～10％。網狀硬質合金在高硬度的巖石中使用壽命可以提高15％。網狀硬質合金的團粒含有粘結相，因此，無法避免兩相間熱膨脹系數的差異而產生的熱應力。同時，網狀硬質合金中含有鈷粘結相的硬質相團粒硬度較低，合金綜合性能和使用壽命的改善程度不明顯。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種高硬度、高韌性硬質合金及其制備方法，具體技術方案如下：

一種高硬度、高韌性硬質合金，包括粘結相和無鈷硬質合金團粒，所述無鈷硬質合金團粒均勻分布在所述粘結相上；所述無鈷硬質合金團粒在硬質合金中的質量百分比為70～97％；所述無鈷硬質合金團粒中，鈷含量小于1wt％，Cr₃C₂的含量為0.2～0.8wt％，VC的含量為0.1～0.5wt％，余量為WC。

進一步地，所述WC的晶粒粒徑為0.1μm～0.8μm，所述無鈷硬質合金團粒的粒徑大于10μm，HRA硬度大于94。

進一步地，所述粘結相的成分為鈷、鎳、鐵或者三者的混合物。

進一步地，所述高硬度、高韌性硬質合金的硬度HV₁₀大于900。

如上所述的一種高硬度、高韌性硬質合金的制備方法，依次包括以下步驟：

(1)將Cr₃C₂、VC和WC混合形成混合料，然后再與鈷結合，摻入2wt％～8wt％的成型劑，制成團粒，將團粒燒結，獲得致密化的無鈷硬質合金團粒；

(2)將無鈷硬質合金與粘結相混合，濕磨10～40h，然后依次干燥、過篩、壓制成型；最后進行燒結，獲得高硬度、高韌性硬質合金。

進一步地，步驟(1)中所述混合料與鈷結合時采用的制備方法包括：化學鍍鈷法，真空磁控濺射鍍鈷法或濕磨混合法。

進一步地，步驟(1)所述燒結方法包括：真空燒結法，低壓燒結法或等離子燒結法。

進一步地，步驟(2)所述燒結方式包括：真空燒結或低壓燒結；燒結溫度為1350～1500℃。

本發明的有益效果為：

本發明的高硬度、高韌性硬質合金，其無鈷硬質合金團粒的粒徑遠大于現有技術中制備得到的超粗硬質合金的WC顆粒粒徑，減少了WC與粘結相的界面面積、增加了粘結相的自由程和硬質合金的耐熱疲勞性能；而且由于WC晶粒細化，無鈷硬質合金團粒的硬度高于超粗WC晶粒的硬度，導致硬質合金的耐磨性能增加。與網狀硬質合金相比，硬質合金團粒中基本沒有鈷的存在，因此其耐熱疲勞性能將獲得大幅提高。此外，本發明的高硬度、高韌性硬質合金具有優異的斷裂韌性。采用本發明方法制備得到的高硬度、高韌性硬質合金，致密度高，WC晶粒分布均勻。

制備超粗晶硬質合金的難點之一在于，制備晶體結構完整的晶粒尺寸大于10μm的WC晶粒時，需要在2000℃以上高溫條件下完成。本發明利用無鈷硬質合金團粒代替超粗晶硬質合金中的WC顆粒，在低于1500℃的條件下即可得到該產品。

附圖說明

圖1是本發明的高硬度、高韌性硬質合金結構示意圖。

具體實施方式

下面說明本發明的實施形式。實施形式是為了加深對本發明的理解而舉出的例子，不應構成對本發明的限制。本發明的范圍應該是權利要求中的內容。在不超越本發明要旨的前提下，實施形式能夠做多種多樣的變更。

實施例1