[发明专利]一种无粘接相碳化钨基硬质相合金材料及制备方法

说明书

一种无粘接相碳化钨基硬质相合金材料，主要包含以下组分，以重量百分数计：碳化钨：75～97％；碳化钼：0.5～20％；氧化锆：3～20％；稀土元素：0.1～5％；氧化铝:0.1～1.5％；碳化铬及VC碳化钒0.2～0.9％。该无粘接相碳化钨基硬质相合金材料能有效的解决现有技术中WC基硬质相合金材料粘接相匮乏、粘接相对人身体有害，纯WC无粘接相硬质相合金材料韧性不足的技术问题，提供一种对人体安全的、韧性高的无粘接相硬质相合金材料。

技术领域

本发明涉及硬质相合金材料技术领域，具体而言，涉及一种无粘接相碳化钨硬质相合金材料及制备方法。

背景技术

传统WC基硬质合金刀具是目前市场上应用量最多的刀具。WC 基硬质合金刀具主要以WC作为基质，钴作为粘结剂，我国钨资源较为丰富，钴资源却极其稀少，钴资源对进口依赖性很高，使硬质合金的发展受限。同时，Co元素对人体健康有害，因此减少Co的使用，开发无粘结相硬质合金刀具具有实际意义。

无粘结相WC基硬质合金是指不含或含少量金属粘结剂(0.5％，质量分数)的硬质合金材料，也称为WC基的金属陶瓷材料，具有优异的耐腐蚀性、抗氧化性、耐磨性。但由于缺少粘结相，韧性比较低，金属切削加工时对刀具有一定耐冲击要求，因此一定程度限制此类产品的应用。

无粘结相硬质合金刀具材料分为两大类：纯WC刀具材料、复合式无粘结相硬质合金刀具材料。

纯WC无粘结相硬质合金刀具材料是指由超细的WC粉末,通过先进的烧结技术,如放电等离子烧结(SPS)、气体保护烧结(GPS)、脉冲电流活化烧结技术(PCAS)等，制备的晶粒径长小于1μm的纯WC 致密刀具材料。这种材料拥有传统硬质合金的硬度，但韧性稍有不足。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种无粘接相碳化钨基硬质合金材料，该无粘接相碳化钨基硬质合金材料能有效的解决现有技术中 WC基硬质合金材料粘接相匮乏、粘接相对人身体有害，纯WC无粘接相硬质合金材料韧性不足的技术问题，提供一种对人体安全的、韧性高的无粘接相硬质合金材料。

本发明的第二个目的在于提供一种无粘接相碳化钨基硬质合金材料的制备方法，该制备方法通过控制CNTS与钼粉在反应过程中形成的纤维状碳化钼与其他组分充分融合，能极大的提高制成的合金材料的韧性，使制得的无粘接相碳化钨基硬质合金材料，红硬性好、韧性高。

本发明的实施例是这样实现的：一种无粘接相碳化钨基硬质合金材料，主要包含以下组分，以重量百分数计：

碳化钨：75～97％；碳化钼：0.5～20％；氧化锆：3～20％；稀土元素：0.1～5％；氧化铝:0.1～1.5％；碳化铬及碳化钒0.2～0.9％。

进一步地，碳化钼为CNTS与钼粉在高温下反应制得，CNTS 与钼粉的摩尔百分量比为1:0.5-1。

进一步地，稀土元素为铈氧化物或碳化物、钇氧化物或碳化物中的一种或多种。

本发明还提供一种无粘接相碳化钨硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将CNTS制成悬浮液；

2)依次加入碳化铬、碳化钒、氧化铝、稀土元素、碳化钨、钼、氧化锆及成型剂、CNTS悬浮液，装入球磨机中；

3)以硬质合金球做为研磨介质，球料比4～7:1；球磨机中充入惰性气体，球磨72～120小时，得到混合料；

4)将混合料在真空干燥条箱或在闭式循环喷雾干燥机中干燥，制成干燥混合料；

5)将干燥混合料填入成型模中，并在在粉末成型液压机上用 100～400MPa压力压制成型，得到初坯；