[发明专利]铬钒钨复式碳化物强韧化WC-Ni硬质合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种铬钒钨复式碳化物强韧化WC‑Ni硬质合金的制备方法，涉及硬质合金制备技术领域，本发明通过在WC‑Ni硬质合金中微量添加Cr₃C₂‑VC‑WC复式碳化物粉末，改善粘结相Ni与硬质相WC之间的润湿性，有效调控WC硬质相在粘结相Ni中的溶解析出过程，抑制WC晶粒长大、消除“Ni池”并强化粘结相，从而实现WC‑Ni合金的强度、韧性和硬度的同步提升。

技术领域

本发明涉及硬质合金制备技术领域，具体是一种微量添加铬钒钨复式碳化物粉末增强WC-Ni硬质合金力学性能的方法。

背景技术

传统WC-Co硬质合金具有较高的硬度、强度和耐磨性能，但其耐腐蚀性较差，难以适应硬质合金密封环在酸、碱、盐等腐蚀性环境下的苛刻使用工况条件。国内外硬质合金密封环材质大多采用WC-Ni体系，这是因为Ni比Co具有更好的耐蚀性，而且有利于缓解Co资源短缺的问题。然而，由于Ni和Co对硬质相WC的冶金反应机理不同，WC-Ni合金体系容易出现WC硬质相异常长大和粘结相聚集(即出现“Ni池”)，从而导致WC-Ni硬质合金在整体力学性能上低于WC-Co硬质合金。因此，必须开发新一代高性能WC-Ni硬质合金，提升我国机械密封行业的整体技术水平。

目前，硬质合金业界公认VC和Cr₃C₂是WC基硬质合金烧结制备过程中最有效的WC晶粒长大抑制剂，但VC和Cr₃C₂对WC晶粒长大的抑制机理不同。为提高WC基硬质合金的力学性能，通常可以采用VC和Cr₃C₂两种不同粉末同时添加，但由于VC/Cr₃C₂与WC的密度差异显著，很难确保多组元单一粉末(包括WC粉、Co或Ni粉、VC粉、Cr₃C₂粉)在球磨工序阶段实现元素均匀混合。VC和Cr₃C₂粉末颗粒在WC-Ni合金显微组织中一旦分散不均，不仅无法有效发挥晶粒长大抑制效果，而且会因为抑制剂的局部聚集导致合金脆化，从而显著降低合金的抗弯强度和断裂韧性。本发明通过微量添加Cr₃C₂-VC-WC复式碳化物粉末，有效抑制WC晶粒长大、消除“Ni池”并强化粘结相，从而实现WC-Ni合金的强度、韧性和硬度的同步提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铬钒钨复式碳化物强韧化WC-Ni硬质合金的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：铬钒钨复式碳化物强韧化WC-Ni硬质合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1：制备Cr₃C₂-VC-WC复式碳化物粉末，所述Cr₃C₂-VC-WC复式碳化物粉末是由Cr、W、V、C四种元素组成的固溶体粉末，WC组元占Cr₃C₂-VC-WC复式碳化物粉末总质量的10～30％，Cr₃C₂与VC两种成分组元的质量比为1:1，按成分配比称取Cr₂O₃、V₂O₅、WO₃氧化物粉末和炭黑粉末，将称量好的粉末和不锈钢磨球装入球磨罐中，在高能球磨机上进行球磨，球磨转速为1000～1200r/min，球磨时间为2～3h，最后将球磨后的混合料放入真空碳管炉中在1400～1500℃进行真空碳热还原2～4h；