[發明專利]一種硬質合金及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011622211.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112853188A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 賴林;劉檳赫;張顥;曾珂
• 申請（專利權）人: 株洲硬質合金集團有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05;B22F9/04;B22F3/02;B22F3/14;B22F3/24;B22F1/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;雷月

本發明提供了一種硬質合金及其制備方法和應用。硬質合金的制備原料包括碳化鎢、粘結劑、添加劑和成型劑，以碳化鎢、粘結劑和添加劑的總重量計，碳化鎢的用量為89wt％～94.5wt％，其中，碳化鎢包括粗晶碳化鎢和中粗晶碳化鎢，以碳化鎢的總重量計，粗晶碳化鎢的含量為65wt％～85wt％；粗晶碳化鎢的費氏粒度為16μm～26μm，中粗晶碳化鎢的費氏粒度為2μm～10μm。采用本發明的硬質合金進而制備的路面銑刨刀頭，所述刀頭的斷裂韌性、耐磨性和抗熱疲勞性均得到了明顯改善。

技術領域

本發明涉及材料制備領域，具體涉及一種硬質合金及其制備方法和應用。

背景技術

硬質合金由于其較高的耐磨性能、導熱性能和良好的韌性，被廣泛應用于礦用及工程領域。硬質合金是路面銑刨刀具的關鍵材料，其性能決定了銑刨刀具的服役性能及使用壽命。作為銑刨刀具前端的硬質合金的主要失效形式除了磨損外，還包括由裂紋引起的龜裂、破碎和局部剝落，主要是由于路面銑刨的作業工況條件較為惡劣，合金需要承受反復沖擊、冷熱交替和磨粒磨損，因此路面銑刨工具對硬質合金硬度、耐磨性、熱疲勞性能、沖擊疲勞等方面的性能要求更為嚴苛。隨著市政路面養護的日益現代化，對硬質合金性能提出更高的要求，改善硬質合金的斷裂韌性、耐磨性及抗熱疲勞性，避免因碎齒、過快磨損、熱疲勞而提前失效的問題，減少最終用戶設備停機檢查、更換銑刨齒的頻率，從而有效提高最終用戶生產效率、降低運營成本。

常規方法通過調節WC的晶粒尺寸及粘結劑含量來平衡硬質合金的硬度與韌性，從而滿足不同工作條件對材料性能的要求，但是往往顧此失彼，難以實現性能之間良好的平衡。此外路面銑刨工況下合金發生磨粒磨損較為嚴重，且銑刨作業時硬質合金工作尖端溫度可達到400℃，在此溫度下粘結劑非常容易發生晶型轉變，硬度下降，導致粘結劑首先被磨損，進而導致硬質相發生剝落或破碎，工具的整體性能下降，常規的WC-Co組合難以找到兼顧各方面性能的有效方案。

發明內容

鑒于上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種硬質合金及其制備方法、及上述硬質合金在路面銑刨中的應用。采用本發明的硬質合金進而制備的路面銑刨刀頭，所述刀頭的斷裂韌性、耐磨性和抗熱疲勞性均得到了明顯改善。

本發明第一方面提供一種硬質合金，其制備原料包括碳化鎢、粘結劑、添加劑和成型劑，以碳化鎢、粘結劑和添加劑的總重量計，碳化鎢的用量為89wt％～94.5wt％，其中，碳化鎢包括粗晶碳化鎢和中粗晶碳化鎢，以碳化鎢的總重量計，粗晶碳化鎢的含量為65wt％～85wt％；粗晶碳化鎢的費氏粒度為16μm～26μm，中粗晶碳化鎢的費氏粒度為2μm～10μm。

本發明中，所述粗晶碳化鎢和中粗晶碳化鎢的判斷標準或判斷方法為：費氏粒度介于2μm～10μm之間為中粗晶碳化鎢，費氏粒度大于10μm為粗晶碳化鎢。

根據本發明所述的硬質合金的一些優選實施方式，以碳化鎢、粘結劑和添加劑的總重量計，所述粘結劑的用量5wt％～8wt％，添加劑的用量為0.5wt％～3.0wt％。

根據本發明所述的硬質合金的一些優選實施方式，所述添加劑與粘結劑的重量比不大于0.1，優選為0.001～0.1。

根據本發明所述的硬質合金的一些優選實施方式，所述粘結劑為鈷，例如鈷粉等。

根據本發明所述的硬質合金的一些優選實施方式，所述添加劑含有W、Nb、Re和Si中的一種或多種元素，優選所述添加劑為鎢粉、鈮粉、錸粉和硅粉中的一種或多種。

根據本發明所述的硬質合金的一些優選實施方式，所述成型劑為PEG2000以及任選的石蠟，優選石蠟和PEG2000的重量比為(0～2):1。