[發明專利]一種表層脫碳相梯度硬質合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911377951.X
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN113046612B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 楊天恩;牛國梁;王昊梓軻;朱幼宇;桑江燕
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;C22C1/10;B22F3/10
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 范國鋒;劉冬梅

本發明公開了一種表層脫碳相梯度硬質合金材料及其制備方法，該硬質合金材料由包括粘結劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料組分制得，制備方法包括：將粘結劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉混合后，研磨、干燥壓制成生坯，再對生坯進行真空燒結。本發明通過在YT(WC?TiC?Co)類硬質合金中引入少量碳氮化物或氮化物，利用W?C?Co體系比W?Ti?C(N)?Co體系對碳的敏感度更高，通過W調節碳含量，使總碳含量低于W?C?Co體系下限而高于W?Ti?C(N)?Co體系下限，從而表層獲得脫碳相組織而內部不出現脫碳相組織，從而得到表層脫碳相硬度高、耐磨粒磨損性好，內部正常組織抗塑性變形性好的表層梯度硬質合金材料，該硬質合金的制備方法工藝簡單、過程易控。

技術領域

本發明屬于硬質合金耐磨材料領域，涉及一種硬質合金材料及其制備方法，具體涉及一種表層脫碳相梯度硬質合金材料及其制備方法。

背景技術

磨粒磨損是機械磨損的一種形式，是在沒有沖擊載荷的情況下，硬質粒子對構件表面的耕犁作用造成損傷積累的結果。構件材料的硬度越高，其抵抗外部硬質粒子耕犁作用能力越強，造成的損傷越小。小型干式拉絲模、噴砂機的噴咀、球磨機的球體和襯板、石油鉆井的扶正器等可認為是純抗磨粒磨損構件的代表，它們的失效是磨粒對構件表面的耕犁作用造成損傷積累的結果。

通常這些構件采用高硬度的硬質合金制造。由于Ti的引入，YT類硬質合金(WC-TiC-Co類)比YG類硬質合金(WC-Co類)硬度更高、耐磨損性能更好、抗塑性變形能力更強。但在純磨粒磨損條件下，YT類硬質合金耐磨性仍然沒有足夠高，導致所制造的構件的使用壽命不足。

可通過對YT類硬質合金進行表層改性以提高YT類硬質合金表層的硬度。目前，YT類硬質合金表層改性提高硬度的方法通常是表層氮化。主要過程是通過氮氣氣氛燒結進行氮化處理。當爐中氮氣分壓高于硬質合金氮平衡壓時才可以滲氮，如果低于氮平衡分壓，則出現相反的脫氮效果，因此氮氣壓力參數需精確控制，相比真空燒結過程較為復雜。

申請公布號為CN102126025A的發明專利公開了一種表層脫碳的WC-Co梯度硬質合金預制體，由正常WC-Co硬質合金壓坯進行脫蠟預燒，獲得預燒坯；再滲入偏鎢酸銨溶液，形成一定深度及濃度梯度的偏鎢酸銨分布；燒結后在低溫階段緩慢升溫，偏鎢酸銨的分解產物與表層WC-Co作用得到。但是這種方法主要針對WC-Co硬質合金，并且需要兩步燒結以及在兩步燒結之間滲入偏鎢酸銨溶液，制備工藝復雜、周期長。

發明內容

為了解決上述問題，本發明人進行了銳意研究，研究出一種表層脫碳相梯度硬質合金材料，該硬質合金材料由包括粘結劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料組分經過真空燒結原位形成。本發明通過在YT(WC-TiC-Co類)硬質合金中引入少量碳氮化物或氮化物，使得表層形成W-C-Co體系，內部仍然保持W-Ti-C(N)-Co體系，利用W-C-Co體系比W-Ti-C(N)-Co體系對碳的敏感度更高，通過W調節碳含量，使總碳含量低于W-C-Co體系下限而高于W-Ti-C(N)-Co體系下限，從而表層獲得脫碳相(η相)組織而內部不出現脫碳相組織。從而得到表層脫碳相硬度高、耐磨粒磨損性好，內部正常組織抗塑性變形性好的表層托彈性梯度硬質合金材料，該硬質合金的制備方法工藝簡單、過程易控。

本發明一方面提供一種表層脫碳相梯度硬質合金材料，所述硬質合金材料由包括粘結劑、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料組分制得。

本發明的另一方面提供本發明第一方面所述的表層脫碳相硬質合金材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、將粘結劑、(W,Ti)C粉、WC粉、W粉、碳氮化物或氮化物混合；

步驟2、步驟2、將步驟1所得混合物研磨、干燥，壓制成生坯。

步驟3、對步驟2所得生坯進行真空燒結。

本發明所具有的有益效果：