[发明专利]一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金制品及其制备方法，特别是一种以碳化钛为主要成分的高强度硬质合金及其制备方法。属粉末冶金制造技术领域。

背景技术：

常规的硬质合金主要以碳化钨为硬质相，钴镍为粘结相，例如YG类硬质合金。有的通过添加少量TiC提高合金的硬度，改善其耐磨性，例如YT类硬质合金。然而添加TiC在提高合金硬度的同时也降低了合金的强度。例如YT30合金，TiC含量达到30%，强度下降到1000MPa以下，目前已极少使用。目前工业生产中广泛使用的含TiC的合金牌号，如YT5、YT14、YW等，TiC的含量在5-15%之间，强度在1300-1800MPa。

所以在制作高强度硬质合金时，仍主要以钨作为主要成分，但是钨是一种重要的战略资源，中国虽是全球钨资源第一大国，钨矿储量占全球65%。地壳中储量约600万吨金属。然而随着中国经济的高速发展，钨资源已面临枯竭。近十年来钨的价格已上涨4倍以上。我国的钛资源同样居世界首位，国内外已发现钛资源总储量20亿吨，远高于钨的储量，目前钛的市场价格在钨的三分之一以下。钛与钨相比还有比重轻的特点，钛的比重是4.54 g/cm³，钨的比重是19.35 g/cm³。所以近来有不少人在探索采用钛代替钨，可是在采用钛代替钨时会出现硬度上升，而强度下降，出现明显的脆性增加的现象，所以一般在采用钛代替钨时都不敢将钛的成分比例提得很高，大多在15%以下，这样并没有真正达到采用钛代替钨的效果，因此需要进一步加以改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明相关的主要有以下几个：

1、专利号为CN201310217146.7， 名称为“一种碳化钛基硬质合金的生产方法”的发明专利，该专利公开了一种碳化钛基硬质合金制作方法，采用真空烧结法制作，将碳化钛粉、镍粉和钼粉一起进行湿磨，压坯通常于真空中在1400～1500℃下进行液相烧结；其特征在于，现在原材料的制备中将部分镍（Ni）加入碳化钛（TiC）粉体中，使得所述的碳化钛（TiC）粉体为含有碳化钛（TiC）与镍（Ni）固溶体的混合原料，在所述的碳化钛原料中含有体积百分比0.4%-6.7%的碳化钛（TiC）与镍（Ni）的固溶体。

2、专利号为CN201310174576.5， 名称为“一种碳化钛-碳化钨复合硬质合金”的发明专利，该专利公开了一种碳化钛-碳化钨复合硬质相硬质合金，包括作为硬质相的碳化钛合金-碳化钨合金混合物、作为粘结相的Fe3Al合金和Mo，其中碳化钨合金占硬质相质量百分比50%~90%；粒径为5~8μm；碳化钛合金占硬质相质量百分比10%~50%，粒径为1~3μm。Fe3Al合金占硬质合金的质量百分比为5.5%~15%，金属Mo占硬质合金的质量百分比为0.5%~1%。

3、专利号为CN201110256852.3， 名称为“一种以钴镍为粘结相的碳化钛-碳化钨基体轻质硬质合金及其制备方法”的发明专利，该专利公开了一种以钴镍为粘结相的碳化钛-碳化钨基体轻质硬质合金及其制备方法。含有如下重量比的成分：Ti17.24%-43.65%；Ni2.23%-9.68%；Co5.23%-10.51%；W27.37%-57.62%；C10.27%-13.87%。制备方法，包括如下步骤：

1、取按质量百分比计的组分：镍粉5-8%、钴粉5-8%、碳化钛粉30-40%、添加剂1%、碳化钨粉余量，将前述组分混合物加入球磨机中湿磨至粉末粒度为1-2μm，得混合料浆；其中添加剂为Cr3C2或TaC；

2、将上述混合料浆过滤、干燥后加入橡胶溶液，搅拌均匀后在90-110℃下真空干燥15-25分钟后过80目筛得混合物，将该混合物投入模具中于100-200MPa压力下成型，然后置于真空度1-5Pa，温度为1350℃-1410℃的条件下保温1-2小时得成品。

上述这些专利虽说都涉及到了碳化钛基硬质相硬质合金，其中也涉及到了一些碳化钛基硬质相硬质合金的改进，但是这些硬质合金的制作都是直接将粘结相和硬质相材料通过机械混合起来后就进行压制烧结的，而在实际的应用过程中发现，这样做很难改变碳化钛与粘结相之间的粘结性，粘结相对硬质相的润湿性不是很好，所以制作出来的硬质合金，要不就是硬度达到要求，但是脆性增加，强度达不到要求；要不就是硬度达不到要求，所以现在一般的碳化钛基硬质合金的强度一般只能做到1600MPa左右，这种强度尚不能满足现有许多硬质合金的要求，因此仍有必要加以改进。

发明内容