[发明专利]用于制备硬质合金的粉末颗粒及硬质合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种能够增强增韧的碳氮化钛基硬质合金的制备方法，以及实施该制备方法时所使用的粉末颗粒和该粉末颗粒的制备方法。本发明的制备方法包括以下步骤：1)制备粉末颗粒和铁族金属构成的混合粉末，其中，粉末颗粒包括碳氮化钛粒芯以及位于碳氮化钛粒芯表面的包覆层构成，所述包覆层包括钼铬共碳化物固溶体，粉末颗粒的重量占混合粉末总重量的20‑55％，余量为铁族金属；2)通过压力成型将上述混合粉末制成压坯；3)将上述压坯置于真空或保护气氛中进行烧结，冷却即得所述硬质合金。

技术领域

本发明主要涉及硬质合金及其制备方法，尤其涉及碳氮化钛基硬质合金及其制备方法。

背景技术

目前以硬质合金为主的切削加工占整个制造加工的80％以上，是现代制造业中最为重要的加工技术。但硬质合金大量消耗钨、钴等稀缺的战略资源。因此，寻找钨、钴的代替资源，开发无(少)钨、钴的切削刀具材料迫在眉睫。碳氮化钛基硬质合金是一类以碳氮化钛或碳化钛与氮化钛的混合粉为硬质相主要原料，以Co、Ni、Mo、Fe等金属为粘接相原料，且通常还加入有WC、TaC、NbC、Mo₂C、VC、Cr₃C₂等过渡族金属碳化物为添加剂经过粉碎、混合、模压、烧结所形成的复合材料，主要用于制造切削工具。其中，粘接相金属的选择范围较宽，如CN102046823A(申请人：住友电气工业株式会社)的专利文献中就提出可在铁族金属中任意选取。

目前，为提高碳氮化钛基硬质合金的硬度、断裂韧性和抗弯强度，本领域的研究方向主要集中在过渡族金属碳化物的添加方面。传统的添加方法存在以下缺点：1)单纯采用机械混合的方法使过渡族金属碳化物粉末与碳氮化钛粉末混合，虽然烧结时可在硬质相碳氮化钛上形成固溶体或过渡层化合物构成的环形壳层，但该环形壳层通常并不完整，以至硬质相中一部分的碳氮化钛和粘接相金属直接接触，引起硬质相脱碳等问题，使硬质合金的断裂韧性和抗弯强度下降；2)由于各种过渡族金属碳化物的相互兼容性较差，即使在反应初期加入多种过渡族金属碳化物，但烧结形成的环形壳层中的多种过渡族金属碳化物并未有效固溶于一体，从而不能有效地使碳氮化钛与粘结相稳固结合，使综合改进效果反而不明显，因此，通常采用单一过渡族金属碳化物来对碳氮化钛基硬质合金进行改进。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本本发明所要解决的技术问题是提供一种能够增强增韧的碳氮化钛基硬质合金的制备方法，以及实施该制备方法时所使用的粉末颗粒和该粉末颗粒的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

用于制备硬质合金的粉末颗粒，包括碳氮化钛粒芯以及位于碳氮化钛粒芯表面的包覆层构成，所述包覆层包括钼铬共碳化物固溶体。

用于制备硬质合金的粉末颗粒即为硬质合金的硬质相原料，该粉末颗粒是由碳氮化钛粒芯及包覆层构成的，即由包覆层包覆碳氮化钛所形成的颗粒。而现有碳氮化钛基硬质合金的硬质相原料则为碳氮化钛粉或碳化钛与氮化钛的混合粉，制备得到的硬质合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性均远低于由本发明的粉末颗粒制备得到的硬质合金。当用于制备硬质合金时，由于钼铬共碳化物固溶体碳化铬与碳化钼有效固溶为一体，其中，碳化铬易于固溶进入粘结相以使碳氮化钛与粘结相的结合力更强，而碳化钼与碳氮化钛反应易在碳氮化钛与钼铬共碳化物固溶体的界面形成(Ti，Mo)(C，N)过渡层固溶体以阻碍碳氮化钛中的Ti、N、C原子向粘结相中的扩散，因此，钼铬共碳化物固溶体中均匀结合的碳化铬和碳化钼协同作用，不仅可以减小添加剂的使用量，而且可有效抑制Ti、N、C原子在粘接相中的溶解和析出，降低了碳氮化钛在粘接相中的溶解度，减少碳氮化钛在粘接相中溶解析出再长大导致的N分解，增强碳氮化钛的稳定性，提升了碳氮化钛与粘结相的结合力，提高最终硬质合金的硬度和强韧性。