CN102337443A - 一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料及其制备方法，该硬质合金材料由以下组分及重量份含量组成：碳化钨WC：85-92、镍Ni：7-10、铬Cr：1-2、钴Co：1-2、铈-钴合金Ce-Co：0.05-0.5，原料通过湿法球磨、蒸干、加入石蜡成型剂、烘干过筛、压制成型及烧结等步骤得到产品。与现有技术相比，本发明具有耐磨、耐腐蚀，强度高、寿命长且生产工艺简单等优点。

Description

一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金材料，尤其是涉及一种分离机专用的耐磨、耐腐蚀硬质合金材料及其制备方法。
背景技术
在城市污水分离、玉米乙醇的提炼以及煤焦油分离过程中，几乎所有的螺杆离心分离机，都是在充满泥沙、杂质及多种有机、无机酸、碱的条件下工作的，工作条件极其恶劣。因此，寻找出一类既抗蚀、耐磨又可满足螺杆离心分离机高速运转(3000转/分以上)的高强度要求硬质合金材料是本研究的关键。
目前，大多数螺杆离心分离机的叶轮耐磨片是采用普通的钨钴类(YG8)合金，该合金的耐磨性、耐蚀性不能满足在酸性介质中工作，故在使用中受到一定的限制。
随着社会的发展、环境保护、水资源再生利用，钢渣及金矿砂的提炼，对离心机的叶轮耐磨片要求也越来越苛刻，因此为离心分离机配上一副好的“牙齿”和“肠胃”，缩短与国外同类先进产品的差距，为我国的环保、水资源再生，钢渣及金矿砂的提炼领域发展开发出耐磨、长寿命、且抗腐蚀的硬质合金材料。
传统的WC-Co硬质合金，以Co做粘结剂的硬质合金耐腐蚀性能相对较差，易受化学介质侵蚀，粘结相受到腐蚀后使碳化物所组成的硬质相骨架失去粘结金属的粘结作用，导致结构脆弱，在磨损作用下造成硬质相晶粒剥落，致使硬质合金制品急剧磨蚀、磨损。因此，开发一种耐磨、耐腐蚀，并且强度高的用于离心分离机的合金材料显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐磨、耐腐蚀、并且具有高强度性能的可用于金矿提炼、分离的分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料，其特征在于，该硬质合金材料由以下组分及重量份含量组成：
Figure BDA0000103964900000021
所述的碳化钨为粒度1.0-3.0μm的粉状，镍为200目过筛的粉状，铬为200目过筛的粉状。
所述的铈-钴合金是将体积百分比65～75％的铈，体积百分比为35～25％的钴，混合、冶炼、粉碎、球磨后制成铈-钴合金粉末。
所述的铈选用纯度99.9％的铈，所述的钴的纯度为99.5％以上。
一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
(1)按配比将碳化钨、镍、铬、钴及铈-钴合金放入球磨机中，用丙酮作为球磨介质进行湿磨72小时；
(2)将研磨后的浆料进行蒸干，加入蒸干后物质质量1-5％的石蜡成型剂，烘干过筛，得到的合金粉末压制成型后，放入真空炉中于1500℃保温60min，然后放入有氩气保护的加压炉中1500℃烧结60min，即得产品。
步骤(2)所述的石蜡成型剂为CnH2n+2正烷烃的混合物，n为自然数。
步骤(2)所述的压制成型的压力为0.8T/m2。
传统的WC-Co硬质合金，以Co做粘结剂的硬质合金耐腐蚀性能相对较差，易受化学介质侵蚀，粘结相受到腐蚀后使碳化物所组成的硬质相骨架失去粘结金属的粘结作用，导致结构脆弱，在磨损作用下造成硬质相晶粒剥落，致使硬质合金制品急剧磨蚀、磨损，而用部分Ni代替Co，Ni的耐蚀性比Co好，因此本发明在粘结相选择了Co、Ni。
在WC-Ni-Co中再添加Cr，以进一步强化粘结相，改进合金的耐腐蚀性、抗氧化等性能。Cr的添加使得在烧结过程中，Cr在粘结相中溶解并在粘结相表面生成一层钝态膜。
WC中加Ni、Cr是为了增加硬质合金的耐腐蚀性，但Ni、Cr替代Co会降低合金片的致密性，导致合金强度降低，而离心机中螺杆上的耐磨片既要耐磨、耐蚀，又要承受高速运转时的强度要求，因此我们在烧结过程中需要添加液相引发剂Ce-Co合金，从而降低合金的烧结温度，增加粘结相的润湿性，使得WC在烧结过程中达到完全致密，达到强度、耐磨、耐蚀性俱佳的综合性能。
与现有技术相比，本发明采用碳化钨WC、镍Ni、铬Cr、钴Co及铈-钴合金Ce-Co制备成耐磨、耐蚀硬质合金片，具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，与WC-Co类硬质合金相比，使用寿命可提高20％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
按照碳化钨90kg，镍8kg，铬1.5kg，钴1.5kg，铈钴合金0.2kg备料，用丙酮作为球磨介质对原料进行湿磨72小时，将研磨的浆料进行出料、蒸干加入石蜡成型剂，烘干过筛制得FG-126合金粉末。用模具将FG-126合金粉末在压机上成型，成型压力为0.8T/m2，，经真空炉烧结炉1500℃，保温60分钟，再经氩气保护气氛加压炉烧结1500℃，保温60分钟，制得硬质合金耐磨耐蚀片FG-126，其性能指标如表1：
表1：实施例1所得产品各项性能测试结果
  牌号   密度(g/cm3)   硬度(HRA)   抗弯强度(MPA)   孔隙度
  FG-126   14.7   91.4   2000   A00B00C00
以FG-126制得耐磨、耐蚀硬质合金片，在H2SO4工作介质中，使用寿命可达8个月，相比于一般WC-Co类硬质合金片使用寿命只能达5个月就开始发生较大磨损具有明显优势。
实施例2
一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料的制备方法，该方法包含以下步骤：
(1)铈钴合金的制备：
用纯度99.9％的铈按体积百分比65％，与体积百分比为35％的钴(钴的纯度为99.5％以上)，混合、按常规方法冶炼、粉碎、球磨后制成铈-钴合金粉末。
(2)产品的制备
按照碳化钨85kg，镍7kg，铬1kg，钴1kg，铈钴合金0.05kg备料，用丙酮作为球磨介质对原料进行湿磨72小时，将研磨的浆料进行出料、蒸干加入蒸干物质质量1％的石蜡成型剂(该石蜡成型剂为甲烷和乙烷按质量比1∶1的混合物)，烘干过筛制得合金粉末。用模具将上述合金粉末在压机上成型，成型压力为0.8T/m2，，经真空炉烧结炉1500℃，保温60分钟，再经氩气保护气氛加压炉烧结1500℃，保温60分钟，制得硬质合金耐磨耐蚀片。
实施例3
(1)铈钴合金的制备：
用纯度99.9％的铈按体积百分比75％，与体积百分比为25％的钴(钴的纯度为99.5％以上)，混合、按常规方法冶炼、粉碎、球磨后制成铈-钴合金粉末。
(2)产品的制备
按照碳化钨92kg，镍10kg，铬2kg，钴2kg，铈钴合金0.5kg备料，用丙酮作为球磨介质对原料进行湿磨72小时，将研磨的浆料进行出料、蒸干加入蒸干物质质量1％的石蜡成型剂(该石蜡成型剂为丙烷、丁烷、壬烷按质量比1∶1∶1的混合物)，烘干过筛制得合金粉末。用模具将上述合金粉末在压机上成型，成型压力为0.8T/m2，，经真空炉烧结炉1500℃，保温60分钟，再经氩气保护气氛加压炉烧结1500℃，保温60分钟，制得硬质合金耐磨耐蚀片。

Claims (7)

1.一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料，其特征在于，该硬质合金材料由以下组分及重量份含量组成：
Figure FDA0000103964890000011
2.根据权利要求1所述的一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料，其特征在于，所述的碳化钨为粒度1.0-3.0μm的粉状，镍为200目过筛的粉状，铬为200目过筛的粉状。
3.根据权利要求1所述的一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料，其特征在于，所述的铈-钴合金是将体积百分比65～75％的铈，体积百分比为35～25％的钴，混合、冶炼、粉碎、球磨后制成铈-钴合金粉末。
4.根据权利要求1所述的一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料，其特征在于，所述的铈选用纯度99.9％的铈，所述的钴的纯度为99.5％以上。
5.一种如权利要求1所述的分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
(1)按配比将碳化钨、镍、铬、钴及铈-钴合金放入球磨机中，用丙酮作为球磨介质进行湿磨72小时；
(2)将研磨后的浆料进行蒸干，加入蒸干后物质质量1-5％的石蜡成型剂，烘干过筛，得到的合金粉末压制成型后，放入真空炉中于1500℃保温60min，然后放入有氩气保护的加压炉中1500℃烧结60min，即得产品。
6.根据权利要求5所述的一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的石蜡成型剂为CnH2n+2正烷烃的混合物，n为自然数。
7.根据权利要求5所述的一种分离机用耐磨耐腐蚀硬质合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的压制成型的压力为0.8T/m2。
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