[发明专利]一种采用Ni－W作为粘结相的硬质合金

说明书

技术领域

本发明属于硬质合金材料领域，特别是硬质合金的粘结相材料。

背景技术

硬质合金是由硬质相和粘结相组成的一种粉末冶金烧结材料。硬质相主要是WC或WC-TiC固溶体，粘结相主要是Co。Co作为硬质合金的粘结相，赋予了该材料优良的强度、硬度，使其能应用于切削工具，金属成型工具，地质钻探工具，矿山、石油开采工具以及各种耐磨、耐压部件等。但是，Co粘结相仍然存在一些不足，主要是：1、Co粉末价格昂贵，使生产成本提高；2、抗高温氧化和抗腐蚀性能并不优良。

为此，国内外一直致力于替代Co的研究。但是，替代Co的一个必要前提是，其制造的硬质合金的抗弯强度，必须达到或接近原有Co粘结的硬质合金的技术标准。因为对刚性材料而言，强度是最重要的一项性能。这些替代Co的研究包括：采用抗高温氧化和抗腐蚀性能的Ni作为粘结相，但该硬质合金的强度远低于Co粘结的硬质合金，还有采用Fe，Fe-Ni，Fe-Ni-Co等作为粘结相，但存在严重的锈蚀。此外，为了提高抗氧化、抗腐蚀性能和降低成本，在Co粘结相中加入少部分Ni，但却降低了合金的强度。因此，至今，此项研究工作并未取得实质性进展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有硬质合金Co粘结相存在的不足，提出一种采用Ni-W作为粘结相的硬质合金，所制得用Ni-W做粘结相的硬质合金，其抗弯强度、抗高温氧化和抗腐蚀性能优于现有Co粘结的硬质合金，而制造成本下降。

本发明的技术解决方案是，所述采用Ni-W作为粘结相的硬质合金由硬质相和粘结相组成，其技术特点是，所述粘结相由Ni-W组成，且该粘结相的成份质量百分数为：Ni 65％-97％，W 3％-35％。

以下对本发明作出进一步说明。

本发明所述采用Ni-W作为粘结相的硬质合金中，Ni-W粘结相的成份质量百分数为：Ni 65％-97％，W 3％-35％，通常采用的成份质量百分数为：Ni 72％-90％，W 10％-28％，一种常用的成份质量百分数为：Ni 82％，W 18％。

本发明的硬质合金采用现有硬质合金工艺制备，粘结相所用Ni粉末可采用电解Ni粉FND-1(电解镍粉GB/T5247-1985)或羰基Ni粉，Ni＞99.5％，平均粒度Fsss＜3.0μm；所用W粉末可采用还原W粉细颗粒FW-1或FW-2(钨粉技术条件GB/T3458-1982)。

本发明所述的Ni-W粘结相，其二元相图表明了二者形成固溶体，W在Ni中的固溶度可以达到质量百分数的30％，W是强度最高的金属，固溶在Ni中起强化Ni的作用；更重要的是，W与硬质相WC均为同样的W原子，因而形成了粘结相与硬质相优良的界面结合，使其抗弯强度可以优于采用Co作为粘结相的硬质合金，而Co或Ni粘结相均不具备同类原子键合的界面条件。

表1和表2列出了按现有硬质合金生产工艺，采用Ni-W粘结相制造的硬质合金的物理机械性能，并同Co粘结的硬质合金和Ni粘结的硬质合金作了比较。结果表明，采用Ni-W粘结相制造的硬质合金，无论硬质相为WC或WC-TiC，其抗弯强度均优于现有硬质合金。

表1本发明WC-Ni/W硬质合金的物理机械性能