[发明专利]一种耐高温耐磨损耐腐蚀的低钴硬质合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种耐高温耐磨损耐腐蚀的低钴硬质合金及其制备方法。

背景技术

WC-Co硬质合金由于具有高的强度、硬度以及高的弹性模量而用于制造切削工具、刀具、钻具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。WC-Co硬质合金是由硬质相(以WC为主)和粘结相(铁族元素Co、Fe、Ni等)构成，粘结相在促进合金烧结全致密化和提高合金韧性和强度的同时，也导致硬质合金的耐高温性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能降低，从而导致其在实际应用中受到了一定的限制。同时，金属Co是一种价格昂贵且对人体健康有一定影响的金属材料，因此，从人体健康、降低成本和提高硬质合金性能等方面考虑，有必要减少硬质合金中Co的应用。

中国专利CN 102628138 B公开了一种含微量钴的无粘结相碳化钨硬质合金及其制备方法，所述硬质合金的组分及其质量百分比含量如下：Co：0.20-1.00％，Cr₃C₂：0.01-0.50％，VC：0.01-0.50％，余量为晶粒尺寸0.2-0.8μmWC；其制备方法包括：先按上述原料粉末配比投料进行高能球磨，直至球磨粉末中WC粉末晶粒平均尺寸细化至小于200nm；再采用放电等离子快速烧结高能球磨后的硬质合金粉末，制得具有优良综合性能的含微量钴的无粘结相碳化钨硬质合金。

低钴硬质合金粘结相含量降低，从而具有比常规WC-Co硬质合金更高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，在精密机械、加工刀具、特种耐磨材料及零件、拉拔模具等领域有更独特的优势。但由于低钴硬质合金的WC粉末粒度小，比表面积大，Co含量少，在烧结过程中产生的液相数量远小于常规硬质合金，WC颗粒难以被液相完全润湿，合金烧结致密化困难，且由于WC粉和Co粉粒度小，活性高，容易在烧结过程中出现晶粒异常长大的现象。同时，由于缺少粘结相，低钴硬质合金的韧性和强度降低。

因此，现有技术中仍缺少一种耐高温耐磨损耐腐蚀的低钴硬质合金。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种耐高温耐磨损耐腐蚀的低钴硬质合金。本发明提供的低钴硬质合金WC粒径小且分布均匀，硬度和抗弯强度高，耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能好，可有效延长工具寿命和提高刀具的切削效率。

本发明的技术方案如下：

一种耐高温耐磨损耐腐蚀的低钴硬质合金，包括如下质量份数的配料：Co 0.1-1.0份、Cr₃C₂ 0.4-0.6份、TaC 6.0-8.0份、NbC 0.6-1.0份、TiC 2.0-4.0份，WC 75-90份。

优选地，所述WC选用HCP值为39.5-41.5KA/m的超细晶粒WC粉，其粒径为0.25-0.35μm。

优选地，所述Co是粒径为0.3-0.6μm的超细Co粉，Cr₃C₂是粒径为0.3-0.8μm的超细Cr₃C₂粉，TiC是粒径为0.2-0.8μm的超细TiC粉，NbC是粒径为0.4-1.0μm的超细NbC粉，TaC是粒径为0.4-0.8μm的超细TaC粉。

本发明中，利用HCP值为39.5-41.5KA/m，粒径为0.25-0.30μm的超细晶粒WC粉作为原料粉，同时通过添加适当比例的复合晶粒长大抑制剂，抑制WC晶粒长大，使烧结后的产品仍能保持较小的晶粒尺寸。本发明所有配料均采用粒径较小的超细粉，活性比普通粒径的配料更高，使烧结更容易致密化，添加Cr₃C₂、TaC、NbC、TiC组成的复合晶粒长大抑制剂，除可抑制WC晶粒长大外，添加一定含量的TaC还可提高硬质合金的高温切削硬度和提高硬质合金的耐磨性；添加一定含量的TiC还有助于提高硬质合金的耐腐蚀和润滑性等性能。

优选的，所述耐高温耐磨损耐腐蚀的低钴硬质合金的配料还包括如下质量份数的配料：SiC 2.0-4.0份、Al₂O₃ 5.0-9.0份和TiAlCN 0.1-0.5份。

优选地，所述SiC是粒径为0.7-1.0μm的超细SiC粉，Al₂O₃是粒径为0.5-0.8μm的超细Al₂O₃粉，TiAlCN是粒径为0.4-0.8μm的超细TiAlCN粉。