本发明专利技术公开了一种高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金及其制备方法，采用粗WC粉末为原料，通过单独添加Cr3C2或联合添加Cr3C2和稀土，采用Co/Ni致密包覆WC型复合粉工艺，制备具有高韧性、较佳耐酸/碱和耐氧化腐蚀性能的超、特粗晶硬质合金。Cr3C2和稀土添加量分别为硬质合金中Co/Ni总质量分数的5%~8%和0.4%~0.6%。稀土可以以稀土–钴预合金粉末或以氧化物形式添加，以氧化物形式添加时添加量以氧化物计。复合粉工艺是指采用水热高压氢还原或水合肼水相常压还原工艺制备纳米组装结构Co/Ni包覆WC型复合粉，随后利用纳米扩散烧结效应在氢气气氛中对复合粉进行热扩散均匀化、Co/Ni包覆致密化处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硬质合金及其制备方法，特别是涉及一种具有高韧性、较佳耐酸/碱和耐氧化腐蚀性能的超、特粗晶硬质合金及其制备方法，属于粉末冶金材料领域。
技术介绍
按最具国际影响力的硬质合金制造企业Sandvik公司有关硬质合金的分类标准，合金中WC晶粒度为3. 5 Ii m 4. 9 Ii m、5. 0 Ii m 7. 9 Ii m、8. 0 y m 14 y m的硬质合金分别为粗晶、超粗晶和特粗晶硬质合金。以质量分数计，硬质合金中粘结金属含量通常在39^30% 之间。在粘结金属含量相同的条件下，与传统的中、粗晶硬质合金相比，超粗和特粗晶硬质合金具有极高的热导率，较高的断裂韧性与红硬性，较好的抗热疲劳与抗热冲击性能，主要用于极端工况条件下软岩的连续开采(如采煤、地铁与隧道建设)与现代化公路、桥梁的连续作业(如路面刨铣)，对韧性与抗热疲劳、抗热冲击性能要求较高的冲压模、冷镦模、轧辊等，具有非常广阔的市场前景。超粗晶、特粗晶(简称超、特粗晶)硬质合金通常在恶劣的工况条件下使用，合金的耐酸/碱(酸或碱)腐蚀与耐氧化腐蚀性能严重影响其使用寿命。改善晶粒度> I U m的WC - Co硬质合金耐腐蚀性能的方法已有专利技术专利报道(一种改善WC - Co硬质合金耐腐蚀性能的方法，申请号201110009544. 0)，该专利方法中联合添加了 Cr3C2 - VC或联合添加了 Cr3C2 - VC和稀土。研究发现，在WC - Co硬质合金中添加VC会显著降低合金的断裂韧性。改善WC - Co硬质合金断裂韧性的方法已有专利技术专利报道(一种具有高硬度高韧性双高性能WC基硬质合金的制备方法，申请号201010583277. 3)，该专利方法中联合添加了超细Cr3C2与稀土，但是联合添加超细Cr3C2与稀土的目的是通过与其他工艺手段的协同效应，制备具有高结晶完整性、纯板状晶结构、各向同性的WC基硬质合金，这种板状晶合金韧性的改善机理是因板状晶WC晶粒的形成所导致，这种合金不属于超、特粗晶硬质合金的范畴。本专利技术是在专利技术专利“致密包覆型复合粉及超粗与特粗晶硬质合金的制备方法(申请号201210045580. 7) ”和专利技术专利“消除超粗和特粗晶硬质合金相界处W C晶粒碎裂现象的方法(申请号201210046376. 7)”基础上，开发的一种具有高韧性、较佳耐酸/碱腐蚀性能和较佳耐氧化腐蚀性能的超、特粗晶硬质合金。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种具有高韧性、较佳耐酸/碱和耐氧化腐蚀性能的高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种制备该高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金的方法。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术提供的高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金，采用晶粒度> 4. 5 ii m的WC粉末为原料，通过单独添加Cr3C2或联合添加Cr3C2和稀土，采用Co/Ni致密包覆WC型复合粉工艺制备而成，所述的Co/Ni特指Co或Co+Ni ;所述的单独添加Cr3C2的添加量控制在占硬质合金中Co/Ni粘结金属总质量分数的5% 8% ;所述的联合添加Cr3C2和稀土时，所述的Cr3C2和稀土的添加量分别控制在占硬质合金中Co/Ni粘结金属总质量分数的5% 8%和0. 4% 0. 6% ;所述的稀土是混合稀土或单质稀土，以稀土 -钴预合金粉末形式或以氧化物形式添加，以氧化物形式添加时添加量以氧化物计。为了解决上述第二个技术问题，本专利技术提供的制备高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金的方法，采用晶粒度> 4. 5 ii m的WC粉末为原料，通过单独添加Cr3C2或联合添加Cr3C2和稀土，采用Co/Ni致密包覆WC型复合粉工艺，所述的Co/Ni致密包覆WC型复合粉工艺是指采用水热高压氢还原或水合肼水相常压还原工艺制备纳米组装结构Co/Ni包覆WC型复合粉，随后利用纳米扩散烧结效应在氢气气氛中于600°C 700°C对复合粉进行热扩散均匀化、Co/Ni包覆致密化处理；随后在Co/Ni致密包覆WC型复合粉中加入占复合粉总质量分 数为2. 0% 2. 5%的PEG或石蜡基成形剂，对掺入成形剂的复合粉进行干燥制粒，对制粒复合粉进行成形，在压力烧结炉中于1430°C 1480°C对压坯进行液相烧结；所述的Co/Ni致密包覆WC型复合粉中含Cr3C2或同时含Cr3C2和稀土。所述的水热高压氢还原是指在高压反应釜中，采用搅拌方式使含WC和Cr3C2或者含W、Cr3C2和稀土的原料粉末悬浮于初始pH值为10. 5 11. 5的Co/Ni氢氧化物碱性浆料中，在2. 5MPa 4. 5MPa氢气压力下，于150°C 180°C保温2h 8h还原初始pH值为10. 5 11. 5的Co/Ni氢氧化物碱性浆料，制备纳米组装结构Co/Ni包覆WC型复合粉。所述的水合肼水相常压还原是指采用水合肼N2H4* H2O为还原剂，在常压下于60 °C 70 °C还原初始p H值为10. 5 11. 5的Co/Ni氢氧化物碱性浆料；选择N2H4 -H2O: (Co/Ni)2+的摩尔比为3:1，采用搅拌方式使含WC和Cr3C2或者含WC、Cr3C2和稀土的原料粉末悬浮于初始P H值为10.511.5的Co/Ni氢氧化物碱性浆料中，通过非均匀形核效应制备花状纳米组装结构Co/Ni包覆WC型复合粉。采用上述技术方案的具有高韧性、较强耐酸/碱和耐氧化腐蚀超、特粗晶硬质合金及其制备方法，采用晶粒度> 4. 5 i! m的WC粉末为原料，通过单独添加Cr3C2或联合添加Cr3C2和稀土，优先采用联合添加Cr3C2和稀土的方法，采用Co/Ni致密包覆WC型复合粉工艺，制备的含Cr3C2或同时含Cr3C2和稀土的超、特粗晶硬质合金具有高韧性、较强耐酸/碱腐蚀和较强耐氧化腐蚀的优异综合性能，是一种高韧性、较佳耐酸/碱和耐氧化腐蚀性能的超、特粗晶硬质合金的有效制备方法。附图说明图I是50 kgf载荷下1#合金样品维氏硬度压痕对角处照片。图2是25°C恒温条件下参比合金、1#合金和3#合金在pH=l的H2SO4溶液中的电化学腐蚀塔菲尔曲线。图3是25°C恒温条件下参比合金、1#合金和3#合金在pH=l的H2SO4溶液中的电化学腐蚀交流阻抗图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例I :采用晶粒度为7 iim的WC粉、费氏粒度为I. 02 iim的Cr3C2粉为原料，按照质量分数为WC - 8%Co - 0. 4%Cr3C2 (1#合金)的成分配比，采用搅拌方式使含WC和Cr3C2的原料粉末悬浮于初始pH值为10. 5的氢氧化钴碱性衆料中，在4. 5MPa氢气压力下，于150°C保温Sh还原氢氧化钴碱性浆料，制备纳米组装结构Co包覆WC型复合粉。随后在氢气气氛中于650°C对纳米组装结构Co包覆WC型复合粉进行扩散均匀化、Co包覆致密化处理，形成Co致密包覆WC型复合粉。随后在Co致密包覆WC型复合粉中加入占复合粉总质量分数为2. 0%的PEG成形剂，对掺入成形剂的复合粉进行干燥制粒，对制粒复合粉进行成形，并在6MPa压力烧结炉中于1430°C进行液相烧结。采用Image J图像处理软件和线截距法测量合金晶粒度，结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金，采用晶粒度＞4.5μm的WC粉末为原料，通过单独添加Cr3C2或联合添加Cr3C2和稀土，采用Co/Ni致密包覆WC型复合粉工艺制备而成，所述的Co/Ni特指Co或Co+Ni，其特征是：所述的单独添加Cr3C2的添加量控制在占硬质合金中Co/Ni粘结金属总质量分数的5%～8%；所述的联合添加Cr3C2和稀土时，所述的Cr3C2和稀土的添加量分别控制在占硬质合金中Co/Ni粘结金属总质量分数的5%～8%和0.4%～0.6%；所述的稀土是混合稀土或单质稀土，以稀土–钴预合金粉末形式或以氧化物形式添加，以氧化物形式添加时添加量以氧化物计。
【技术特征摘要】
1.一种高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金，采用晶粒度>4. 5 iim的WC粉末为原料，通过単独添加Cr3C2或联合添加Cr3C2和稀土，采用Co/Ni致密包覆WC型复合粉エ艺制备而成，所述的Co/Ni特指Co或Co+Ni,其特征是所述的单独添加Cr3C2的添加量控制在占硬质合金中Co/Ni粘结金属总质量分数的5% 8% ;所述的联合添加Cr3C2和稀土时，所述的Cr3C2和稀土的添加量分别控制在占硬质合金中Co/Ni粘结金属总质量分数的5% 8%和0. 4% 0.6%;所述的稀土是混合稀土或单质稀土，以稀土 -钴预合金粉末形式或以氧化物形式添カロ，以氧化物形式添加时添加量以氧化物计。2.制备权利要求I所述的高韧、耐腐蚀超、特粗晶硬质合金的方法，采用晶粒度>4.5 ii m的WC粉末为原料，通过单独添加Cr3C2或联合添加Cr3C2和稀土，采用Co/Ni致密包覆WC型复合粉エ艺，其特征是所述的Co/Ni致密包覆WC型复合粉エ艺是指采用水热高压氢还原或水合肼水相常压还原エ艺制备纳米组装结构Co/Ni包覆WC型复合粉，随后利用纳米扩散烧结效应在氢气气氛中于600°C 700°C对复合粉进行热扩散均匀化、Co/Ni包覆致密化处理；随后在Co/Ni致密包覆WC型复合粉中加入占复合粉总质量分数为2. 0% 2. 5%的PEG或石蜡基成形剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：张立，吴厚平，陈述，雷霆，熊湘君，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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