[发明专利]一种铁基无磁硬质合金材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种铁基无磁硬质合金材料，以重量份计，包括以下组分：TiC为80‑95份；WC为0‑5份；Fe为5‑30份；Ni为0‑20份；Cr为0.5‑5份；Si为0.1‑5份；Y为0.1‑5份；Ta为0.1‑5份；B为0.1‑0.5份；Mo为0.5‑5份。本发明还相应提供一种上述铁基无磁硬质合金材料的制备方法和应用。本发明的硬质合金中W的使用量很少甚至可以不使用W，而采用Ti替代，Ti是一种储量丰富且相对廉价的金属，替代稀有的战略储备金属W，具有重要的经济与社会意义，同时，可以大大减少硬质合金材料的成本。

技术领域

本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种无磁硬质合金材料及其制备方法、应用。

背景技术

硬质合金作为工业的牙齿，广泛应用于切削工具、矿山工具及耐磨零件等国民经济的各个领域，是一种工业基础性的高科技材料。尤其是在模具行业，硬质合金模具的使用寿命与钢材比较，使用寿命可延长十倍甚至几十倍以上。在一些特殊材料的成型领域，如磁性材料的压制成型，又必须需要无磁硬质合金来制作相应的模具。

目前的无磁硬质合金材料基本上是由WC、Ni作为主要原材料，而W作为战略储备资源，一方面随着可采量的不断增长，资源消耗加快，资源的储量在逐步减少，另外一方面W的价格昂贵，模具生产成本高。因此，急需开发新型的无钨或少钨的无磁硬质合金材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种少钨或无钨的铁基无磁硬质合金材料，并相应提供其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种铁基无磁硬质合金材料，以重量份计，包括以下组分：

上述铁基无磁硬质合金材料中，优选的，所述铁基无磁硬质合金材料的密度为5.0-6.0g/cm³。

本发明中的铁基复合材料应当在尽量减小W使用的前提下尽可能提高铁基复合材料的硬度，减小铁基复合材料的密度，提高铁基复合材料的耐磨性。我们进一步研究表明，TiC、WC、Fe、Ni的用量需要进一步优化，具体的：TiC为85-92份；WC为1-1.8份；Fe为5-10份；Ni为1-5份；上述优化后的TiC、WC、Fe、Ni相互协同作用可以保证尽量减小W使用的前提下尽可能提高铁基复合材料的硬度，减小铁基复合材料的密度，提高铁基复合材料的耐磨性。进一步优选的，TiC为90份；WC为1.5份；Fe为5份；Ni为2份。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述铁基无磁硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按比例混合后进行高能行星球磨，然后喷雾干燥、压制成型得到压胚体；

(2)将步骤(1)中得到的压胚体脱除成型剂(烧结脱除)，然后真空烧结即得到铁基无磁硬质合金材料。

上述制备方法中，优选的，高能行星球磨时，以酒精与聚乙二醇的混合物为球磨介质，酒精与聚乙二醇的体积比为(3-10)：1，球磨比为(5-8)：1，球磨时间为8-12h。

上述制备方法中，优选的，喷雾干燥时，干燥时间为0.5-2h，干燥温度为60-80℃，介质气体为氩气或氮气。

上述制备方法中，优选的，压制成型时控制压力为30-120T。

上述制备方法中，优选的，脱除成型剂时，控制烧结温度为450-550℃，保温时间为0.5-2h，气氛为氢气。

上述制备方法中，优选的，真空烧结时，烧结温度为1400-1500℃，保温时间为0.5-2h。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述铁基无磁硬质合金材料的应用，以所述铁基无磁硬质合金材料为基体制备带涂层复合材料，制备过程包括以下步骤：