[發明專利]一種以碳化鈦為主要成分的高強度硬質合金及制備方法

有效

• 申請號: 201610314478.0
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105886871B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 姚天明;李杰名
• 申請（專利權）人: 株洲中工硬質合金工具有限責任公司
• 主分類號: C22C29/10
• 分類號: C22C29/10;C22C1/05
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司11319
• 代理人: 吳志勇

技術領域

本發明涉及一種粉末冶金制品及其制備方法，特別是一種以碳化鈦為主要成分的高強度硬質合金及其制備方法。屬粉末冶金制造技術領域。

背景技術：

常規的硬質合金主要以碳化鎢為硬質相，鈷鎳為粘結相，例如YG類硬質合金。有的通過添加少量TiC提高合金的硬度，改善其耐磨性，例如YT類硬質合金。然而添加TiC在提高合金硬度的同時也降低了合金的強度。例如YT30合金，TiC含量達到30%，強度下降到1000MPa以下，目前已極少使用。目前工業生產中廣泛使用的含TiC的合金牌號，如YT5、YT14、YW等，TiC的含量在5-15%之間，強度在1300-1800MPa。

所以在制作高強度硬質合金時，仍主要以鎢作為主要成分，但是鎢是一種重要的戰略資源，中國雖是全球鎢資源第一大國，鎢礦儲量占全球65%。地殼中儲量約600萬噸金屬。然而隨著中國經濟的高速發展，鎢資源已面臨枯竭。近十年來鎢的價格已上漲4倍以上。我國的鈦資源同樣居世界首位，國內外已發現鈦資源總儲量20億噸，遠高于鎢的儲量，目前鈦的市場價格在鎢的三分之一以下。鈦與鎢相比還有比重輕的特點，鈦的比重是4.54 g/cm³，鎢的比重是19.35 g/cm³。所以近來有不少人在探索采用鈦代替鎢，可是在采用鈦代替鎢時會出現硬度上升，而強度下降，出現明顯的脆性增加的現象，所以一般在采用鈦代替鎢時都不敢將鈦的成分比例提得很高，大多在15%以下，這樣并沒有真正達到采用鈦代替鎢的效果，因此需要進一步加以改進。

通過專利檢索沒發現有與本發明相同技術的專利文獻報道，與本發明相關的主要有以下幾個：

1、專利號為CN201310217146.7， 名稱為“一種碳化鈦基硬質合金的生產方法”的發明專利，該專利公開了一種碳化鈦基硬質合金制作方法，采用真空燒結法制作，將碳化鈦粉、鎳粉和鉬粉一起進行濕磨，壓坯通常于真空中在1400～1500℃下進行液相燒結；其特征在于，現在原材料的制備中將部分鎳（Ni）加入碳化鈦（TiC）粉體中，使得所述的碳化鈦（TiC）粉體為含有碳化鈦（TiC）與鎳（Ni）固溶體的混合原料，在所述的碳化鈦原料中含有體積百分比0.4%-6.7%的碳化鈦（TiC）與鎳（Ni）的固溶體。

2、專利號為CN201310174576.5， 名稱為“一種碳化鈦-碳化鎢復合硬質合金”的發明專利，該專利公開了一種碳化鈦-碳化鎢復合硬質相硬質合金，包括作為硬質相的碳化鈦合金-碳化鎢合金混合物、作為粘結相的Fe3Al合金和Mo，其中碳化鎢合金占硬質相質量百分比50%~90%；粒徑為5~8μm；碳化鈦合金占硬質相質量百分比10%~50%，粒徑為1~3μm。Fe3Al合金占硬質合金的質量百分比為5.5%~15%，金屬Mo占硬質合金的質量百分比為0.5%~1%。

3、專利號為CN201110256852.3， 名稱為“一種以鈷鎳為粘結相的碳化鈦-碳化鎢基體輕質硬質合金及其制備方法”的發明專利，該專利公開了一種以鈷鎳為粘結相的碳化鈦-碳化鎢基體輕質硬質合金及其制備方法。含有如下重量比的成分：Ti17.24%-43.65%；Ni2.23%-9.68%；Co5.23%-10.51%；W27.37%-57.62%；C10.27%-13.87%。制備方法，包括如下步驟：

1、取按質量百分比計的組分：鎳粉5-8%、鈷粉5-8%、碳化鈦粉30-40%、添加劑1%、碳化鎢粉余量，將前述組分混合物加入球磨機中濕磨至粉末粒度為1-2μm，得混合料漿；其中添加劑為Cr3C2或TaC；

2、將上述混合料漿過濾、干燥后加入橡膠溶液，攪拌均勻后在90-110℃下真空干燥15-25分鐘后過80目篩得混合物，將該混合物投入模具中于100-200MPa壓力下成型，然后置于真空度1-5Pa，溫度為1350℃-1410℃的條件下保溫1-2小時得成品。

上述這些專利雖說都涉及到了碳化鈦基硬質相硬質合金，其中也涉及到了一些碳化鈦基硬質相硬質合金的改進，但是這些硬質合金的制作都是直接將粘結相和硬質相材料通過機械混合起來后就進行壓制燒結的，而在實際的應用過程中發現，這樣做很難改變碳化鈦與粘結相之間的粘結性，粘結相對硬質相的潤濕性不是很好，所以制作出來的硬質合金，要不就是硬度達到要求，但是脆性增加，強度達不到要求；要不就是硬度達不到要求，所以現在一般的碳化鈦基硬質合金的強度一般只能做到1600MPa左右，這種強度尚不能滿足現有許多硬質合金的要求，因此仍有必要加以改進。

發明內容