[发明专利]一种致密轻质硬质合金及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种致密轻质硬质合金，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：74-78重量份的碳化钨、37-39重量份的碳化钛、7-9重量份的粘接剂和2-4重量份的抗腐蚀剂；

所述碳化钨由钨粉碳化制得，所述钨粉按晶粒度大小分为第一级单晶钨粉和第二级单晶钨粉，所述第一级单晶钨粉的晶粒度为2微米-2.2微米，所述第二级单晶钨粉的晶粒度为0.1微米-0.3微米；

所述碳化钛由钛粉碳化制得，所述钛粉的晶粒度为4微米-6微米。

2.根据权利要求1所述的致密轻质硬质合金，其特征在于，所述粘接剂包括镍粉和/或钴粉。

3.根据权利要求1所述的致密轻质硬质合金，其特征在于，所述抗腐蚀剂包括钽铌固溶体和/或铬粉。

4.根据权利要求1所述的致密轻质硬质合金，其特征在于，所述第一级单晶钨粉与所述第二级单晶钨粉的质量比为1：(3-5)。

5.根据权利要求1所述的致密轻质硬质合金，其特征在于，由钨粉碳化制得的碳化钨中，碳的原子百分数为0.01at％，由钛粉碳化制得的碳化钛中，碳的原子百分数为0.01at％。

6.如权利要求1-5任一项所述的致密轻质硬质合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备晶粒度不同的钨粉

以仲钨酸铵为原料煅烧得氧化钨，将所得氧化钨进行氢还原反应得到钨粉；

在氧化钨进行氢还原反应阶段通过加入不同添加剂分别得到晶粒度不同的第一级单晶钨粉和第二级单晶钨粉，然后将所述第一级单晶钨粉与第二级单晶钨粉按质量比进行复配；

S2、制备钛粉

将二氧化钛进行氢还原得到钛粉；

S3、制备碳化钨粉和碳化钛粉

将步骤S1所得复配后的钨粉经配碳、球磨混料后加热，得到碳化钨粉；

将步骤S2所得钛粉经配碳、球磨混料后加热，得到碳化钛粉；

S4、制备致密轻质硬质合金

将步骤S3所制得的碳化钨粉和碳化钛粉与粘接剂和抗腐蚀剂混合后经球磨、干燥、成型、烧结以及后处理制得致密轻质硬质合金；

其中，烧结分为四个阶段，分别为第一烧结阶段、第二烧结阶段、第三烧结阶段和炉内降温阶段，第一烧结阶段以20℃/min的升温速率从室温升至2400℃，然后进入第二烧结阶段，第二烧结阶段以80℃/min的升温速率从2400℃升温至3000℃，保温5分钟后进入第三烧结阶段，第三烧结阶段以40℃/min的降温速率从3000℃降温至1600℃，保温2小时后进入炉内降温阶段，炉内降温阶段以20℃/min的降温速率从1600℃降温至200℃，取出在空气中自然冷却至常温。

7.根据权利要求6所述的致密轻质硬质合金的制备方法，其特征在于，在步骤S1中：

对于第一级单晶钨粉的制备，在氧化钨中掺混铝源化合物和锰源化合物，然后进行氢还原反应；

对于第二级单晶钨粉的制备，在氧化钨中掺混钙源化合物和锰源化合物，然后进行氢还原反应；

在步骤S2中，还包括在氧化钛进行氢还原反应阶段通过掺混钾源化合物和锰源化合物对钛粉进行粗化，得到粗化后的钛粉。

8.根据权利要求6所述的致密轻质硬质合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中，在钨粉进行配碳时，采用炭黑，且按重量份计，钨粉为150重量份，炭黑为22重量份；

在钛粉进行配碳时，采用炭黑，且按重量份计，钛粉为150重量份，炭黑为6重量份。

9.如权利要求1-5任一项所述的致密轻质硬质合金的应用，其特征在于，用于制造轻质硬质合金制品，包括喷嘴、密封环、阀座、轴密封衬套和刀具中的一种或几种。