[发明专利]一种表层脱碳相梯度硬质合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表层脱碳相梯度硬质合金材料及其制备方法，该硬质合金材料由包括粘结剂、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料组分制得，制备方法包括：将粘结剂、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉混合后，研磨、干燥压制成生坯，再对生坯进行真空烧结。本发明通过在YT(WC‑TiC‑Co)类硬质合金中引入少量碳氮化物或氮化物，利用W‑C‑Co体系比W‑Ti‑C(N)‑Co体系对碳的敏感度更高，通过W调节碳含量，使总碳含量低于W‑C‑Co体系下限而高于W‑Ti‑C(N)‑Co体系下限，从而表层获得脱碳相组织而内部不出现脱碳相组织，从而得到表层脱碳相硬度高、耐磨粒磨损性好，内部正常组织抗塑性变形性好的表层梯度硬质合金材料，该硬质合金的制备方法工艺简单、过程易控。

技术领域

本发明属于硬质合金耐磨材料领域，涉及一种硬质合金材料及其制备方法，具体涉及一种表层脱碳相梯度硬质合金材料及其制备方法。

背景技术

磨粒磨损是机械磨损的一种形式，是在没有冲击载荷的情况下，硬质粒子对构件表面的耕犁作用造成损伤积累的结果。构件材料的硬度越高，其抵抗外部硬质粒子耕犁作用能力越强，造成的损伤越小。小型干式拉丝模、喷砂机的喷咀、球磨机的球体和衬板、石油钻井的扶正器等可认为是纯抗磨粒磨损构件的代表，它们的失效是磨粒对构件表面的耕犁作用造成损伤积累的结果。

通常这些构件采用高硬度的硬质合金制造。由于Ti的引入，YT类硬质合金(WC-TiC-Co类)比YG类硬质合金(WC-Co类)硬度更高、耐磨损性能更好、抗塑性变形能力更强。但在纯磨粒磨损条件下，YT类硬质合金耐磨性仍然没有足够高，导致所制造的构件的使用寿命不足。

可通过对YT类硬质合金进行表层改性以提高YT类硬质合金表层的硬度。目前，YT类硬质合金表层改性提高硬度的方法通常是表层氮化。主要过程是通过氮气气氛烧结进行氮化处理。当炉中氮气分压高于硬质合金氮平衡压时才可以渗氮，如果低于氮平衡分压，则出现相反的脱氮效果，因此氮气压力参数需精确控制，相比真空烧结过程较为复杂。

申请公布号为CN102126025A的发明专利公开了一种表层脱碳的WC-Co梯度硬质合金预制体，由正常WC-Co硬质合金压坯进行脱蜡预烧，获得预烧坯；再渗入偏钨酸铵溶液，形成一定深度及浓度梯度的偏钨酸铵分布；烧结后在低温阶段缓慢升温，偏钨酸铵的分解产物与表层WC-Co作用得到。但是这种方法主要针对WC-Co硬质合金，并且需要两步烧结以及在两步烧结之间渗入偏钨酸铵溶液，制备工艺复杂、周期长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，研究出一种表层脱碳相梯度硬质合金材料，该硬质合金材料由包括粘结剂、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料组分经过真空烧结原位形成。本发明通过在YT(WC-TiC-Co类)硬质合金中引入少量碳氮化物或氮化物，使得表层形成W-C-Co体系，内部仍然保持W-Ti-C(N)-Co体系，利用W-C-Co体系比W-Ti-C(N)-Co体系对碳的敏感度更高，通过W调节碳含量，使总碳含量低于W-C-Co体系下限而高于W-Ti-C(N)-Co体系下限，从而表层获得脱碳相(η相)组织而内部不出现脱碳相组织。从而得到表层脱碳相硬度高、耐磨粒磨损性好，内部正常组织抗塑性变形性好的表层托弹性梯度硬质合金材料，该硬质合金的制备方法工艺简单、过程易控。

本发明一方面提供一种表层脱碳相梯度硬质合金材料，所述硬质合金材料由包括粘结剂、(W,Ti)C粉、碳氮化物或氮化物、WC粉和W粉的原料组分制得。

本发明的另一方面提供本发明第一方面所述的表层脱碳相硬质合金材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将粘结剂、(W,Ti)C粉、WC粉、W粉、碳氮化物或氮化物混合；

步骤2、步骤2、将步骤1所得混合物研磨、干燥，压制成生坯。

步骤3、对步骤2所得生坯进行真空烧结。

本发明所具有的有益效果：