[发明专利]表层为TiC-Ni-10TaC-10Mo2C金属陶瓷层的硬质合金及其制备方法

摘要

本发明提供了一种表层为TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo2C金属陶瓷层的硬质合金及其制备方法，包括：芯部WC‑Co硬质合金层；设置在WC‑Co硬质合金层外部的表层金属陶瓷层；所述金属陶瓷层为TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo2C与WC‑Co的复合层。本发明中的金属陶瓷颗粒有利于表层的耐磨性，WC‑Co硬质合金颗粒有利于硬质合金的韧性，因此使硬质合金的表层具有高硬度与耐磨性同时内部具有较好的韧性。 1

主权项

1.一种表层为金属陶瓷层的硬质合金，包括：

芯部WC‑Co硬质合金层；

设置在WC‑Co硬质合金层外部的表层金属陶瓷层；

所述金属陶瓷层为TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo₂C与WC‑Co的复合层；

所述表层为金属陶瓷层的硬质合金的制备方法，包括：

将金属陶瓷颗粒进行选区激光熔化3D直接打印，形成表面金属陶瓷层；

在表面金属陶瓷层表面将WC‑Co硬质合金颗粒进行激光选区熔化3D直接打印，形成芯部WC‑Co硬质合金层；

在芯部WC‑Co硬质合金层表面将金属陶瓷层颗粒进行激光选区熔化3D直接打印，形成表层金属陶瓷层，得到表层为金属陶瓷层的硬质合金；

所述金属陶瓷颗粒包括：

TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo₂C颗粒；

包覆在TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo₂C颗粒外部的WC‑Co过渡层。

2.根据权利要求1所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，金属陶瓷层包括：

TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo₂C颗粒；

包覆在TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo₂C颗粒外部的WC‑Co过渡层。

3.根据权利要求1所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo₂C中TiC的质量含量为60～80％，Ni的质量含量为5～20％。

4.根据权利要求3所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，TiC‑Ni‑10TaC‑10Mo₂C的成分为：

70wt％的TiC、10wt％的Ni、10wt％的TaC和10wt％的Mo₂C。

5.根据权利要求1所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，WC‑Co硬质合金层中Co的质量含量为5～30％，其中WC的粒径为20～5000nm。

6.根据权利要求5所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，WC‑Co硬质合金层中Co的质量含量为10～20％，WC的质量含量为80～90％。

7.根据权利要求1所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，WC‑Co过渡层的成分为：

12wt％的Co和88wt％的WC。

8.根据权利要求1所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，表层为金属陶瓷层的硬质合金的制备方法包括以下步骤：

(1)将金属陶瓷颗粒平铺后加热形成当前层；

(2)采用激光束按照预设的当前层截面轮廓进行扫描，使金属陶瓷颗粒烧结，形成第一截面层；

(3)在第一截面层上多次平铺WC‑Co硬质合金颗粒重复采用激光束按照预设的当前层截面轮廓进行扫描，使WC‑Co硬质合金颗粒烧结，直至达到预定厚度，形成第二截面层；

(4)在第二截面层上多次平铺金属陶瓷颗粒重复上述步骤(2)的操作过程，直至达到预定厚度，得到表层为金属陶瓷层的硬质合金。

9.根据权利要求8所述的表层为金属陶瓷层的硬质合金，其特征在于，步骤(2)中激光束的功率为375～425W；

光斑直径为30～200μm；

扫描的间距为0.05～0.07mm；

扫描的速度为500～1400mm/s；

能量密度能达到10⁶～10⁷W/cm²。