本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金材料及其制備方法，尤其是一種硬質(zhì)合金材料及制備方法。

背景技術(shù)：

硬質(zhì)合金在粉末冶金行業(yè)強(qiáng)磁性粉末的成型用模具、密封環(huán)等方面具有明顯的優(yōu)勢，不但具有很高的硬度和耐磨性，而且可避免強(qiáng)磁性粉末成型時的粘模，提高密封環(huán)的抗腐蝕能力?，F(xiàn)有的合金制造方法中，通過添加多種元素、借助深冷處理、時效處理提高合金的硬度和強(qiáng)度，但硬質(zhì)合金進(jìn)行深冷、時效處理等方式的效果還存在爭議，對單重較大的產(chǎn)品也不適于或效果難以檢測。中國專利申請“一種含釩的硬質(zhì)合金及制備方法”（200810031230.9 ），合金中同時含0.5～3.0%的Cr3C2和0.3～2.5%的VC，采用真空干燥，燒結(jié)溫度1430～1460℃，保溫時間30～60分鐘，并充入3～5MPa（等于30～50bar）高純氬氣，生產(chǎn)的產(chǎn)品硬度達(dá)到≥86HRA，抗彎強(qiáng)度≥3000MPa，密度13.60-14.60g/cm3。但該合金碳含量的控制難度較大，物料的一致性和壓坯密度的均勻性難以保證，特別是大型制品（單重≥10Kg或直徑≥150mm）容易出現(xiàn)裂紋、彎曲變形，不能保證大型制品的致密化和性能的均勻性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述不足，提供了一種含鉻的硬質(zhì)合金，組分簡單，硬度高、耐磨性好、抗腐蝕能力強(qiáng)，制備方法不僅能制備一般規(guī)格合金，同時能滿足大型合金的制備及其性能要求。

本發(fā)明的硬質(zhì)合金，以碳化鎢為主要組分，其成份及重量百分比為：

鎳：6%～18%碳化鉻：0.5%～1.5%碳化鎢：余量。

作為改進(jìn)，該合金的成份及重量百分比為：鎳：8%～15%碳化鉻：0.5%～1.0%碳化鎢：余量。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，該合金的成份及重量百分比為：鎳：11%碳化鉻：0.75%碳化鎢：余量。

本發(fā)明的硬質(zhì)合金的制備方法，包括原料配制、濕磨、干燥、壓制、燒結(jié)等工序，原料成分及重量百分比為鎳粉8%～15%，碳化鉻粉0.5%～1.5%，碳化鎢粉余量；原料配制時加入成型劑。

干燥工序采用噴霧干燥，干燥溫度為90～100℃。

燒結(jié)采用脫蠟燒結(jié)一體化工藝，爐溫在25～45小時內(nèi)升溫至450℃～550℃，完成成型劑脫除，并通入露點-60℃的氫氣；然后在7～9小時內(nèi)再升溫至產(chǎn)品出現(xiàn)液相，此階段爐內(nèi)壓力≤0.8mbar；出現(xiàn)液相后再向爐內(nèi)充入40～80mbar、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，1～2小時升溫至最終燒結(jié)溫度1460～1480℃，保溫30～60分鐘后再通入50bar、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，繼續(xù)保溫30～60分鐘后冷卻。

除硬質(zhì)相碳化鎢、粘結(jié)相鎳，原料中僅添加了Cr3C2，而Cr3C2在合金粘結(jié)相中大量互溶，與碳含量高低無關(guān)，因此合金中碳含量控制較容易，確保性能和尺寸及精度，同時其加量較低，不影響合金的強(qiáng)度和孔隙度。使用封閉式的噴霧干燥最大程度的避免了雜質(zhì)進(jìn)入物料，同時提高了物料的穩(wěn)定性和一致性，保證了壓制時裝料均勻和壓坯密度的均勻。利用脫蠟燒結(jié)一體爐，采用脫蠟燒結(jié)一體化工藝，可保證成型劑的均勻脫除，最大程度的提高了碳含量的控制精度和均勻性，使產(chǎn)品的彎曲變形小，性能均勻。當(dāng)然也可以采用鐘罩爐完成型劑脫除后再裝入過壓爐燒結(jié)，還可以在一體爐內(nèi)完成成型劑脫除和預(yù)燒后冷卻至室溫、進(jìn)行一些機(jī)械加工后再裝入過壓爐燒結(jié)。慢速升溫避免了產(chǎn)品在成型劑脫除和燒結(jié)過程產(chǎn)生裂紋；最終燒結(jié)溫度下保溫、通入高純氬氣，保證產(chǎn)品得到充分的燒結(jié)，表面和心部性能達(dá)到一致；成型劑脫除階段通入氫氣避免了毛坯在成型劑脫除過程中增氧；出現(xiàn)液相階段爐內(nèi)壓力≤0.8mbar避免了成型劑脫除完成后毛坯表層損碳，出現(xiàn)液相后通入40mbar氬氣避免了產(chǎn)品中鎳相的蒸發(fā)損失，而達(dá)到最終燒結(jié)溫度后通入50bar氬氣促進(jìn)了燒結(jié)過程中的液相流動，提高產(chǎn)品致密化、硬度和強(qiáng)度。

采用本發(fā)明的制備方法獲得的合金，碳梯度控制在0.03%以內(nèi)，控制精度高，無燒結(jié)裂紋現(xiàn)象，彎曲變形小，性能均勻，洛氏硬度≥87HRA，抗彎強(qiáng)度≥3000MPa，密度14.10～14.80 g/cm3，磁力0KA/m，鈷磁≤0.1%。

具體實施方式

實施例1：制備單重50Kg硬質(zhì)合金（外徑411mm），成分及重量百分比為：鎳：12%，碳化鉻：1.2%，碳化鎢：余量。

上述硬質(zhì)合金的制備包括原料配制、濕磨、干燥、壓制、燒結(jié)等工序（以下實施例同）。原料成分及重量百分比為：鎳粉：12%，碳化鉻粉1.2%，碳化鎢粉余量。按比例稱取各原料，加入成型劑，將配制的混合料在濕磨機(jī)內(nèi)球磨后，噴霧干燥，干燥溫度為90～100℃，然后壓制成規(guī)定尺寸形狀的壓坯后裝入脫蠟燒結(jié)一體爐內(nèi)，通入露點-60℃的氫氣，爐溫在40～45小時內(nèi)由室溫升溫至550℃，完成成型劑脫除；然后在8～9小時內(nèi)再升溫至產(chǎn)品出現(xiàn)液相，此階段爐內(nèi)壓力≤0.8mbar；出現(xiàn)液相后再向爐內(nèi)充入40mbar左右、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，1.5～2小時升溫至最終燒結(jié)溫度1460℃，保溫60分鐘后再通入50bar、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，繼續(xù)保溫60分鐘后冷卻到室溫。最終獲得的合金產(chǎn)品性能：洛氏硬度：87.8HRA，抗彎強(qiáng)度3120MPa，密度14.27 g/cm3，磁力0KA/m，鈷磁≤0.1%。

實施例2：制備單重30Kg硬質(zhì)合金（外徑380mm），成分及重量百分比為：鎳：11%，碳化鉻：0.75%，碳化鎢：余量。

原料成分及重量百分比為：鎳粉：11%，碳化鉻粉：0.75%，碳化鎢粉：余量。按比例稱取各原料，加入成型劑，將配制好的混合料在濕磨機(jī)內(nèi)球磨后，噴霧干燥，干燥溫度為90～100℃，然后壓制成規(guī)定尺寸形狀的壓坯后裝入脫蠟燒結(jié)一體爐內(nèi)，通入露點-60℃的氫氣，爐溫在35～40小時內(nèi)由室溫升溫至500℃；然后在8～9小時內(nèi)再升溫至產(chǎn)品出現(xiàn)液相，此階段爐內(nèi)壓力≤0.8mbar；出現(xiàn)液相后再向爐內(nèi)充入40mbar左右、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，1.5～2小時升溫至最終燒結(jié)溫度1460℃，保溫50分鐘后再通入50bar、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，繼續(xù)保溫40分鐘后冷卻到室溫。最終獲得的合金產(chǎn)品性能：洛氏硬度：88.4HRA，抗彎強(qiáng)度3100MPa，密度14.36 g/cm3，磁力0KA/m，鈷磁≤0.1%。

實施例3：制備單重10Kg硬質(zhì)合金（外徑212mm），成分及重量百分比為：鎳：10%，碳化鉻：1.0%，碳化鎢：余量。

原料成分及重量百分比為：鎳粉：10%，碳化鉻粉：1.0%，碳化鎢粉：余量。按比例稱取各原料，加入成型劑，將配制好的混合料在濕磨機(jī)內(nèi)球磨后，噴霧干燥，干燥溫度為90～100℃，然后壓制成規(guī)定尺寸形狀的壓坯后裝入脫蠟燒結(jié)一體爐內(nèi)，通入露點-60℃的氫氣，爐溫在25～35小時內(nèi)由室溫升溫至450℃，完成成型劑脫除；然后在7～8小時內(nèi)再升溫至產(chǎn)品出現(xiàn)液相，此階段爐內(nèi)壓力≤0.8mbar；出現(xiàn)液相后再向爐內(nèi)充入40mbar左右、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，1小時升溫至最終燒結(jié)溫度1480℃，保溫30分鐘后再通入50bar、體積百分比≥99.99%的高純氬氣，繼續(xù)保溫30分鐘后冷卻到室溫。最終獲得的合金產(chǎn)品性能：洛氏硬度：89.5HRA，抗彎強(qiáng)度3100MPa，密度14.53 g/cm3，磁力0KA/m，鈷磁≤0.1%

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。