[發明專利]一種表層富含陶瓷相的硬質合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201610828607.8
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN106392081B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 劉金洋;鄧欣;陳健
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B22F7/02
• 分類號: B22F7/02;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種表層富含陶瓷相的硬質合金，包括：富含陶瓷相的硬質合金表層和WC?Co硬質合金內部區域。本發明提供了一種表層富含陶瓷相硬質合金的制備方法，包括：將WC?mCo硬質合金顆粒進行激光選區熔化3D直接打印，形成硬質合金芯部；在硬質合金芯部表面將均勻結構的WC?xZ?yCo硬質合金顆粒或復合結構的WC?xZ?yCo硬質合金顆粒進行激光選區熔化3D直接打印，形成硬質合金表層，得到表層富含陶瓷相的硬質合金；m為10～20％，x為5～90％，y為1～20％，Z為陶瓷相。本發明提供的硬質合金表層富含陶瓷相，這種硬質合金同時具有較好的硬度、耐磨性以及韌性。

技術領域

本發明涉及硬質合金技術領域，尤其涉及一種表層富含陶瓷相的硬質合金及其制備方法。

背景技術

硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金作為一類特殊工具材料已經廣泛用于制造切削工具、刀具、鉆具和耐磨零部件，廣泛應用于軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領域。

申請號為201510541956.7的中國專利公開了一種硬質合金材料，所述硬質合金材料由以下重量百分比的組分組成：1～20％粘結相，80～99％硬質相，所述硬質相由WC和TiAlCN組成，所述WC占所述硬質合金材料的重量百分比為60～98.5％，所述TiAlCN占所述硬質合金材料的重量百分比為0.5～20％。現有技術提供的這種硬質合金能夠使硬質相具有較高的硬度和抗氧化性能，能夠提高制得的硬質合金工具的高溫強度、硬度和韌性，TiAlCN硬質相還能夠細化WC硬質相晶粒，提高硬質合金的硬度、強度和韌性；TiAlCN硬質相在硬質合金高溫使用過程中，能夠在工具表面能夠形成致密氧化物保護膜，抗氧化溫度達到800℃以上，并且抗硫化和抗各種介質腐蝕，硬質合金工具可在高溫和惡劣的環境下工作。但是這種硬質合金無法同時兼顧硬度、耐磨性和韌性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種表層富含陶瓷相的硬質合金及其制備方法，本發明提供的表層富含陶瓷相的硬質合金同時具有較好的硬度、耐磨性和韌性。

本發明提供了一種表層富含陶瓷相的硬質合金，包括：

富含陶瓷相的硬質合金表層和WC-Co硬質合金內部區域。

優選的，所述陶瓷相為Al₂O₃、ZrO₂、Si₃N₄或賽隆陶瓷。

優選的，所述WC-Co硬質合金中，Co的質量百分含量為10～20％；所述WC的晶粒尺寸500～2000nm。

本發明提供了一種表層富含陶瓷相硬質合金的制備方法，包括：

將WC-mCo硬質合金顆粒進行激光選區熔化3D直接打印，形成硬質合金芯部；

在硬質合金芯部表面將WC-xZ-yCo硬質合金顆粒進行激光選區熔化3D直接打印，形成硬質合金表層，得到表層富含陶瓷相的硬質合金；

m為10～20％，x為5～90％，y為1～20％，Z為陶瓷相。

優選的，所述WC-xZ-yCo硬質合金顆粒的粒徑為45～65μm，其中WC的晶粒尺寸為100～500nm。

本發明提供了一種表層富含陶瓷相的硬質合金的制備方法，包括：

將WC-mCo硬質合金顆粒進行激光選區熔化3D直接打印，形成硬質合金芯部；m為10～20％；

在硬質合金芯部表面將復合金屬陶瓷顆粒進行激光選區熔化3D直接打印，形成硬質合金表層，得到表層富含陶瓷相的硬質合金；