[发明专利]一种以钴粘结碳化钛基耐磨耐腐蚀硬质合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，具体涉及一种以钴粘结碳化钛基耐磨耐腐蚀硬质合金及制备方法。

背景技术

目前碳化钛基硬质合金主要是以TiC、VC等作为硬质相成分，Ni作为粘结剂形成TiC-Ni系硬质合金或者在Ni中添加Co、Mo元素形成TiC-Ni-Co-Mo系粘结剂。

如文献1：公开号为CN103305712A的专利申请所公开的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。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)固溶体。

如文献2：公开号为CN1420194的专利申请所公开的一种钨钴钛硬质合金的制备方法。该方法包括将WC-TiC的复式碳化物与WC粉、Co粉经配料、球磨、干燥、掺成型剂、压制成型和烧结步骤，复式碳化物中TiC与WC的重量比为30:70-40:60，在配料时Ti的含量为(4.8-5.3)wt％，并且选用(1.2-1.8)um与(6-8)um的WC粉按80:20-60:40的重量比搭配，配料时Co的含量控制在(7.7-8.3)wt％，加入(0.5-2.0)wt％的Ni。

如文献3：公开号为CN104498801A的专利申请所公开的一种TiC系钢结硬质合金。发明涉及一种TiC系钢结硬质合金，由按重量百分比的下述元素组成：Ti：47.5-56.0wt％、Mn：0.5-2.0wt％、Mo：2.0-3.0wt％、Cr：1.5-3.0wt％、Ni：5.0-8.0wt％、C：11.0-13.4wt％、稀土0.1-1.0wt％，Fe为余量。该合金的抗弯强度≥1700MPa，HRA硬度≥88.0，孔隙度≤A04B04，在保证产品的高硬度、高耐磨性的同时还能够防锈，耐蚀性好，无磁性，扩大了TiC系钢结硬质合金使用领域。

然而，文献1中采用的是镍元素加入碳化钛粉体中形成TiC-Ni固溶体，但该类合金碳化物与粘结相的润湿性不是特别理想，一方面此类硬质合金的抗弯强度远远达不到各类刀具所需要的要求。另一方面由于韧性不足，在作为刀具使用加工过程中易断裂，其用途仅限于高速车削等轻负荷切削。因此，文献1所述的方法所生产的产品应用范围小、性能低等缺点。文献2中采用了TiC-WC的复式碳化物与WC粉、Co粉通过粉末冶金的方法制备钛基金属陶瓷。该方法原料中使用了大量的WC粉末，而WC目前是我国的战略性资源，预测未来WC的市场价格会不断攀升，因此，该方法制备的钛基金属陶瓷存在原料成本高等缺点。文献3中采用添加稀土金属与其它原料混合球磨，但稀土金属属于活泼金属元素，在非真空环境或者非惰性气体保护性气氛下，易被氧化为稀土氧化物。则该专利加入的稀土金属实为稀土氧化物，一方面，形成稀土氧化物难以混合均匀(微观化学均匀)；另一方面，有关文献表明，以稀土氧化物形式作为添加剂加入原料中，由于其性质稳定，净化效果差，从而导致合金质量不稳定。

纵观分析文献1、2、3发现，采用传统原料制备的钛基金属陶瓷存在产品抗弯强度低、韧性不足、硬度低等一系列缺点。而且早在20世纪60年代初就有相关学者将稀土元素应用于硬质合金刀具材料中，也有理论表明，通过稀土元素的加入能提高硬质合金的相关力学性能，但由于稀土元素添加的方式不同、种类不同、加入量等相关因素的影响，刀具材料的物理力学性能就有所不同，以稀土金属形式加入可以大大降低空隙数量和尺寸，提高合金性能。同时人们的健康环保意识提高，对产品的健康要求也越来越高，而市场上大部分钛基金属陶瓷存在或多或少的镍元素，不符合健康环保要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种以钴相粘结碳化钛基耐磨耐腐蚀硬质合金代替以镍粘结、钴-镍粘结的碳化钛基硬质合金，以稀土金属形式加入原料中混合球磨制备合金，稀土金属易被氧化为稀土氧化物。而在真空环境或者惰性保护性气氛下制备合金，会极大增加生产成本，不利于批量生产，从而很难达到加入稀土元素改善合金孔隙度、净化界面的作用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种以钴粘结碳化钛基耐磨耐腐蚀硬质合金，成分与重量百分比为：

组分A：碳化钛-其它碳化物固溶体即TiC-MC固溶体，65-89wt％；

组分B：Co-稀土金属合金粉末、Mo、TaC、WC混合粉末，11-35wt％；