[发明专利]具有粘结金属富集层表面结构的合金及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种具有粘结金属富集层表面结构的合金，其特征在于：所述粘结金属富集层表面结构的特点是合金粘结金属均质连续、均匀覆盖在合金表面，厚度在0.5~2.2μm之间；所述粘结金属富集层表面结构，通过粉体外场隧道效应可控式诱导烧结过程中合金中液相表面定向迁移原位形成；所述合金是指硬质材料，包括WC基硬质合金、TiCN基金属陶瓷中的至少一种；所述硬质材料的粘结金属包括Co和Ni两种元素中的至少一种，粘结金属在合金中的质量分数≥3%。

2.根据权利要求1所述的一种具有粘结金属富集层表面结构的合金，其特征在于：

所述WC基硬质合金是指以WC作为主体成分的硬质合金；所述WC基硬质合金包括含合金添加剂的合金和采用含Ti再生原料制备的合金；所述合金添加剂包括含Ti化合物、Cr₃C₂、VC、TaC、NbC、Mo₂C中的至少一种；所述含Ti化合物包括TiC、TiN、TiCN中的至少一种；

所述TiCN基金属陶瓷是指以TiCN作为主体成分的金属陶瓷；

所述粉体外场隧道效应通过高熔点惰性粉体填料中粉体之间的间隙形成；所述粉体填料均匀包裹在需要形成粘结金属富集层表面结构的制品表面。

3.一种制备如权利要求1-2任意一项所述具有粘结金属富集层表面结构合金的方法，其特征在于：其制备工艺包括以下步骤：

（1）将硬质材料制品装入高纯石墨舟皿中，将需要形成粘结金属富集层表面结构的表面以相互隔离状态均匀埋伏在由高纯稀土氧化物和高纯石墨粉组成的混合粉体填料中，制品之间通过混合粉体填料隔离；（2）将上述装入舟皿的制品放入烧结炉中进行真空烧结并随炉冷却出炉；（3）清除制品表面的填料；

所述混合粉体填料中高纯石墨粉的质量分数在3~6%之间；

所述真空烧结的烧结温度控制在合金体系共晶温度以上10~80℃，保温时间控制在40~120min之间。

4.根据权利要求3所述的一种具有粘结金属富集层表面结构合金的制备方法，其特征在于：所述高纯稀土氧化物粒度对应的筛网孔径在75~115μm之间；所述高纯石墨粉粒度对应的筛网孔径在38~75μm之间；所述高纯是指纯度＞99.5%；所述稀土包括常见稀土La、Ce、Pr、Nd、Y中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的一种具有粘结金属富集层表面结构合金的制备方法，其特征在于：根据实际使用对合金性能和几何尺寸的要求，在混合粉体填料中真空烧结处理的硬质材料制品包括：（1）已经过前期的烧结和喷砂/滚磨表面机械处理的制品；（2）已经过烧结后机械加工处理的制品；（3）未经过烧结的粉末压坯。

6.根据权利要求3所述的一种具有粘结金属富集层表面结构合金的制备方法，其特征在于：合金体系共晶温度通过热分析手段获得，所述热分析为差示扫描量热分析或差热分析。

7.根据权利3所述的一种具有粘结金属富集层表面结构合金的制备方法，其特征在于：所述清除制品表面的填料包括将制品置于酒精介质中进行超声波清洗。

8.根据权利要求3所述的一种具有粘结金属富集层表面结构合金的制备方法，其特征在于：均质连续、均匀覆盖在硬质材料基体表面，厚度在0.5~2.2μm之间的粘结金属富集层是在真空烧结过程中通过混合粉体填料中粉体间隙形成的隧道效应，可控式诱导硬质材料中液相定向迁移原位形成；其厚度通过烧结温度和保温时间协同调控；所述烧结温度和保温时间分别控制在合金体系共晶温度以上10~80℃和40~120min。