[发明专利]一种WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金

说明书

为了改善WC‑Ni硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种WC‑9Ni‑1Cr细晶硬质合金。采用WC粉、Ni粉、Cr粉、W粉和C粉为原料，Cr元素的添加能够提升硬质合金的力学性能及磁性性能。其作用机理表现为Cr元素能够抑制烧结过程中晶粒的异常长大，使硬质合金内部具有更均匀的内部结构及更高的致密化程度。所制得的WC‑9Ni‑1Cr细晶硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的WC‑Ni细晶硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金。

背景技术

传统意义上的硬质合金是指将具有优异物理性能的硬质相WC颗粒嵌入低熔点的粘结相Co中，通过粉末冶金方法制备所得到的合金材料。Ni作为一种新型的粘结剂应用到硬质合金时，需在合金中添加耐蚀元素如Cr、Mo等，以进一步强化粘结相，提高合金的耐磨蚀、抗氧化等性能。WC-Ni系无磁硬质合金耐蚀性好，主要原因来自Ni的耐蚀性。通常无磁硬质合金还添加对表面有钝化作用的耐蚀元素Cr，起到固溶强化粘结相、消除磁性、提高抗氧化等作用。

细晶硬质合金是碳化物平均晶粒度在0.6~1.00m范围内的硬质合金。铬用于制不锈钢，汽车零件，工具，磁带和录像带等。铬镀在金属上可以防锈，也叫可多米，坚固美观。铬可用于制不锈钢。红、绿宝石的色彩也来自于铬。作为现代科技中最重要的金属，以不同百分比熔合的铬镍钢千变万化，种类繁多，令人难以置信。

发明内容

本发明的目的是为了改善WC-Ni硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的制备原料包括：主要原料为总碳含量6.15%、游离碳含量0.032%、氧含量0.06%、费氏粒度1.15μm的WC粉和纯度≥99.9%、费氏粒度2.60μm的Ni粉。辅料为纯度为99.95%、费氏粒度为48μm的Cr，纯度为99.95%、费氏粒度1.10μm的W和含碳量≥99.5%C粉。

WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的制备步骤为：将原料及辅料粉末按照实验设计方案进行准确称量、配料，将其加至到2.4L球磨筒中进行球磨，球磨时间为36h，球磨机转速为72r/min。球磨后，将料浆在真空干燥柜中进行搞糟，干燥温度为65℃，干燥时间为100min。然后过50目筛网得到WC-9Ni-1Cr混合粉末。将制好的混合粉末加至单柱校正压装液压机中进行压制成形，压制压力为80MPa，保压时间为10s。随后将压坯在氢气脱蜡低压烧结一体炉中进行低压烧结，最高烧结温度为1470℃，保温90min，烧结压力为5MPa。

WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的检测步骤为：抗弯强度采用三点弯曲加载方式测定，断口形貌采用S3000N扫描电镜观察，硬度采用APK-600型洛氏硬度计测定，微观组织采用DMI5000M型金相显微镜观察，物相组成采用PHILIPSX射线衍射仪分析。

所述的WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金，Cr元素的添加能够提升硬质合金的力学性能及磁性性能。其作用机理表现为Cr元素能够抑制烧结过程中晶粒的异常长大，使硬质合金内部具有更均匀的内部结构及更高的致密化程度。

所述的WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金，碳元素添加量对硬质合金的性能影响较大。合适的碳元素添加量能够生成分布均匀的WC相和Ni相，无其他相的存在。这对硬质合金综合性能的提升非常重要。

所述的WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金，Cr元素的添加及碳元素含量的增大可以提高WC-9Ni-1Cr合金的硬度、密度及抗弯强度逐渐提高，对硬质合金抗弯强度的提升可由为添加之前的2150MPa提高到3050MPa，提高29%。

本发明的有益效果是：