[发明专利]一种钨镍合金材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料制造领域，具体涉及一种钨镍合金材料的制备方法。

背景技术

硬质合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性、耐热性以及良好的抗腐蚀性等特点，因此广泛应用于高压、高转速、高温、腐蚀性介质等工作环境

WC-Ni硬质合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性、耐热性以及良好的抗腐蚀性等特点，因此广泛应用于高压、高转速、高温、腐蚀性介质等工作环境。由于Ni属于面心立方(F.c.c)晶系，塑性很好，在湿磨过程中容易发生塑性变形，形成片状的Ni粉团。工业生产以Ni作为粘结剂的硬质合金的球磨时间要长，即便是这样，也不能保证Ni粉的均匀细化，这是基于Ni粉存在着与Co粉截然不同的细化机理。另外，与Co相比，Ni对WC硬质相的湿润性较差。基于以上两个不利因素，致使WC-Ni系硬质合金在烧结过程中容易出现“镍池”和孔洞。因此，如何使WC-Ni混合料在湿磨过程能够分散均匀且细化，避免在烧结过程中形成“镍池”和孔洞，是提高WC-Ni系硬质合金综合性能的关键。

现有技术中主要通过添加合金元素，细化WC晶粒，通过严格的工艺控制，减少孔隙和缺陷等方法来改善WC-Ni硬质合金的性能。采用传统方法制备的WC-Ni混合料在真空烧结条件下常出现“镍池”和孔洞。“镍池”和孔洞会严重影响合金的综合性能，比如强度、耐磨性、耐腐蚀性等。

发明内容

本发明提供一种钨镍合金材料的制备方法，该方法制备的钨镍合金材料，解决了传统细晶硬质合金制备过程中常出现“镍池”和孔洞的问题，以提高合金的综合性能，可达到显著改善和控制材料的组织结构的目的，使得制备的钨镍合金材料强度和硬度能达到完美的匹配，综合性能优良。

为了实现上述目的，本发明提供了一种钨镍合金材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）配料：按以下重量组份配制混合粉

碳化钨，90.1％-92.8％，费氏粒度0.8-1μm；

镍粉，5％-6％，费氏粒度0.5-1.0μm；

碳化铬，余量；

（2）球磨：将上述配比的混合粉进行湿磨；其中球磨时间分段控制；先将碳化物粉及添加剂碳化铬加入球磨筒湿磨12-16小时，再加入镍粉湿磨14-18小时；

（3）干燥：将球磨完毕的混合料料浆干燥；

（4）压制成型：将干燥混合料压制成所需形状的压制品；

（5）烧结：将压制品放在烧结炉内高温烧结，烧结温度为1450-1470℃， 保温时间70-90min，烧结压力为4.5-5.0Mpa，获得钨镍合金基体；

（6）按如下重量百分比准备熔覆的的金属粉末：10％≤Zr≤15％、2％≤Ni≤8％、1％≤Si≤2％、1％≤B≤5％、2％≤C≤6％，钨粉为余量，球磨混合，金属粉末的粒度范围为60-100微米；

（7）使用连续光纤激光器，设定熔覆工艺，采用同步送粉方式对步骤（6）中的金属粉末进行多道熔覆，冷却至室温，在钨镍合金基体上制备一层合金涂层；

（8）使用连续光纤激光器，设定重熔工艺，对步骤（7）中制得的合金涂层进行激光表面重熔，冷却至室温，获得钨镍合金材料。

优选的，步骤（7）中的熔覆工艺是指：依次设置激光功率500-1000W，光斑直径1-2mm，搭接率0.3-0.5，扫描速度500-1000mm/min，同步送粉量为5-15g/min，保护氩气流量10-20L/min。

优选的，步骤（8）中的重熔工艺是指：依次设置激光功率500-2000W，光斑1-2mm，搭接率0.3-0.5，扫描速度1000-2000mm/min，保护氩气流量10-20L/min。

依据上述方法制备的钨镍合金材料，可达到显著改善和控制材料的组织结构的目的，使得制备的钨镍合金材料强度和硬度能达到完美的匹配，综合性能优良。

具体实施方式

实施例一

按以下重量组份配制混合粉 ：

碳化钨，90.1％，费氏粒度0.8-1μm；

镍粉，5％，费氏粒度0.5-1.0μm；

碳化铬，余量。

将上述配比的混合粉进行湿磨；其中球磨时间分段控制；先将碳化物粉及添加剂碳化铬加入球磨筒湿磨12小时，再加入镍粉湿磨14小时。

将球磨完毕的混合料料浆干燥。

将干燥混合料压制成所需形状的压制品。

将压制品放在烧结炉内高温烧结，烧结温度为1450℃， 保温时间70-90min，烧结压力为4.5Mpa，获得钨镍合金基体。