[发明专利]一种铁镍基硬质合金刀具材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金的领域，尤其涉及一种铁镍基硬质合金刀具材料及其制备方法。 

背景技术

随着人类生活水平的不断提高，对资源的需求也不断增长，而资源的作业成本以及在愈加困难的岩层中开辟所带来的新问题，带来了对刀具的抵抗破裂和疲劳断裂的强度、韧性和耐磨性等各方面越来越高的要求，由此，对具有高硬度又具有高强度的耐磨材料以及新部件、新刀具，适应极端条件下的刀具提出了更高的要求，传统的硬质合金由于强度和硬度高、耐磨性好、红硬性好、热膨胀系数小、弹性模量高以及化学稳定性好等一系列优良性能，其广泛应用于各种刀具上。 

然而，传统硬质合金使用了大量的贵重战略资源Co，加剧了资源和环境的紧张局面，世界Co储量为450万吨，且分布主要集中在政局动荡的扎伊尔和赞比亚(两国的Co产量占世界的63％)以及俄罗斯。我国Co资源缺乏，目前已探明Co储量56.30万吨。我国是目前世界最大的硬质合金生产与消费国，占世界的1/3，年消耗Co约1350t。因此每年需要花大量外汇进口Co，但Co的供货与需求情况复杂，很不稳定(中非政局动荡，供货困难；俄罗斯经济不稳定，出口前景不明朗)，致使Co的价格波动幅度较大。而且据报道，肺 癌与吸入含Co的粉末有关。因此硬质合金行业希望降低Co的用量和寻找Co的代替品。 

而通过研究，铁和镍与Co同属铁族金属，它们的密度，熔点，原子半径相近，物理、化学性能相近，都能很好的润湿WC硬质相，而且铁和镍的储量比Co丰富得多，在近期研究中，发现了不少铁和镍替代Co来制造硬质合金的技术，而通过研究，在工艺制造中，将铁和镍掺入硬质合金制造中也是可以实现的，而如何来选择铁和镍的含量，以及采用何种工艺进行制造，均对硬质合金的最终制品产生深厚的影响。 

尽管进行了一些研究，但目前铁和镍来代替Co的硬质合金主要在耐磨零件，矿山工具等领域或其他要求不高的场合得到了有限的应用。而铁和镍代替Co的硬质合金在硬度与耐磨性上与传统硬质合金还存在一定的差距，这样的差距使得它在使用时受到限制。 

本发明的设计者通过长期研究和试验，发现了一种铁镍基硬质合金刀具材料及其制备方法，能克服现有技术中的缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁镍基硬质合金刀具材料及其制备方法，该硬质合金能克服现有技术中的缺陷，采用了铁镍基替代Co，该材料和方法得到的刀具具有硬度高和韧性好的优点，其优良效果足以媲美现有的含Co的硬质合金材料。 

为实现上述目的，本发明公开了一种铁镍基硬质合金刀具材料，该铁镍基硬质合金材料采用了TiC或WC作为基质，以羟基铁粉 和/或羟基镍粉作为粘结剂，以TaC、VC中一种或者多种为晶粒抑制剂，以Cr₃C₂作为增硬剂，其特征在于材料的重量百分比如下： 

基质：82-86％，羟基铁粉和/或羟基镍粉：6-10％；晶粒抑制剂：7-8％；增强剂：1-2％。 

其中，仅采用羟基铁粉作为粘结剂，其中材料的重量百分比如下： 

TiC或WC：82-84％，羟基铁粉：8-10％；晶粒抑制剂：7-8％；增强剂：1-2％。 

其中，仅采用羟基镍粉作为粘结剂，其中材料的重量百分比如下： 

TiC或WC：84-86％，羟基镍粉：6-8％；晶粒抑制剂：7-8％；增强剂：1-2％。 

其中，采用羟基铁粉和羟基镍粉的混合作为粘结剂，其中材料的重量百分比如下： 

TiC或WC：83-85％，羟基铁粉：3-4％；羟基镍粉：4-5％；晶粒抑制剂：7-8％；增强剂：1-2％。 

还公开了一种铁镍基硬质合金刀具材料的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤： 

1)初加工：按组成称取原料，将按比例称取的各原料进行湿磨，通过滚筒式球磨机进行，湿磨介质为无水乙醇，研磨球为WC-8wt％Co硬质合金球； 

2)干燥：在真空干燥箱中，将初加工后的浆料进行干燥，干燥条件优选在80～100℃、真空度0～-0.33Pa下干燥6～10小时； 

3)装料：将干燥好的粉料放入烧结模具中压紧； 

4)烧结：在烧结炉中进行烧结、成型，通过真空烧结炉中进行烧结操作。 

通过上述结构，本发明的铁镍基硬质合金刀具材料及其制备方法。具有以下技术效果： 

(1)塑性较好，制造中容易成型，降低了制造难度和成本；