CN102400027A - 一种耐海水腐蚀硬质合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金及其制备方法，涉及合金制造技术领域，旨在解决现有镍基耐海水腐蚀合金存在硬度和耐磨性不高、生产成本高、性价比低等技术问题。本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金，含有如下重量百分比的成分：Ni7.3%～7.7%、Cr3C20.6%～1.0%、Mo0.3%～0.7%、WC粉余量。
Description
技术领域
本发明涉及合金制造技术领域，特别是一种以镍为粘结相的碳化钨基耐海水腐蚀硬质合金及其制备方法。
背景技术
海洋作业中常用的结构金属和合金都会受到海水或海洋大气侵蚀，例如：船舶的外壳、螺旋桨、海港码头的各种金属构筑物、海上采油平台和输油管道等都会遭到海水的严重腐蚀。随着深海研究和水下作业的加速进行，耐海水腐蚀材料研究进展迅速，其中镍基合金是一种重要的耐海水腐蚀材料。
由于海水是具有高盐量、导电性和生物活性的腐蚀性电解质溶液，通常的钴基合金不能在此环境下使用。镍基耐海水腐蚀合金是一类耐蚀性能非常优异的材料，在海水中具有抗全面腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀的能力，但这类合金通常存在硬度和耐磨性不高、生产成本高、性价比低等缺点。
发明内容
本发明旨在解决现有镍基耐海水腐蚀合金存在硬度和耐磨性不高、生产成本高、性价比低等技术问题，以提供一种具有硬度和耐磨性高、耐腐蚀性能更为优异、生产成本低和性价比高等优点的一种耐海水腐蚀硬质合金及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金，含有如下重量百分比的成分：
Ni 7.3 %～7.7%
Cr3C2 0.6 %～1.0%
Mo 0.3 %～0.7 %
WC 余量
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，包括如下步骤：
a) 取按重量百分比计的下述组分：Ni粉7.3～7.7%、Cr3C2粉0.6～1.0%、Mo粉0.3～0.7%，余量为WC粉，将前述组分混合物加入球磨机中湿磨至粉末粒度为1-2μm，得混合料浆；
b) 将上述混合料浆过滤、干燥后加入橡胶溶液，搅拌均匀后在90～110℃下干燥15～25分钟，之后过80目筛得混合物；
c) 将上述由步骤b)得到的混合物投入模具中，在25～63T压力下压制成型；
d) 将上述由步骤c)得到的成型产品置于真空度5～20Pa、温度为1410～1475℃的条件下保温1～2小时得成品。
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，其中所述步骤a)中Ni粉的粒径为2～3μm、Ni含量>99.0 wt %；Cr3C2粉的粒径≤2μm、Cr含量〉86.5 wt %、总碳含量为12.8～13.5 wt %；Mo粉的粒径为2～3μm、Mo含量〉99.8 wt %；WC粉的粒径为1～2μm、总碳含量为5.90～5.94wt%。
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，其中所述步骤a)中湿磨所用的溶剂为无水乙醇，其添加量为每千克组分混合物添加无水乙醇200-300ml。
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，其中所述步骤b)中橡胶溶液的添加量为混合料浆总重量的0.8-1.0%。
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金及其制备方法的有益效果：
1. 本发明采用Ni为粘结相、WC为硬质相，既保有原来硬质合金各项使用性能，同时降低生产成本。
2. 本发明采用Cr3C2和Mo作为添加剂，改善合金材料的硬度，耐磨性、耐腐蚀性，比单一使用Ni有更好的耐腐蚀性。
3. 本发明制备的合金材料硬度高，耐磨性、耐腐蚀性好，战略资源消耗低，孔隙度低且性价比高，可用于海水中工作的青铜泵密封环。
具体实施方式
本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金及其制备方法，通过如下实施方式予以进一步说明。
实施例1
取按重量百分比计的组分：Ni粉7.3%、Cr3C2粉0.6%、Mo粉0.7%、，余量为WC粉，将Ni粉、Cr3C2粉、Mo粉和WC粉加入可倾式球磨机中，球磨机转速为240r/min，球磨用合金球为直径10mm左右的WC-6wt%Ni基硬质合金球，球料比为4:1，球磨时间为42h，湿磨所用溶剂为无水乙醇，湿磨至粉末粒度为1μm得混合浆料。
之后，将上述混合料浆过滤、干燥后加入原料总质量0.8%的SD橡胶溶液，拌均匀后在90℃下真空干燥15分钟后过80目筛得混合物，将所述混合物投入模具中于25吨（T）压力下压制成型，然后置于真空度5Pa，温度为1410℃的条件下保温1小时得成品。
具体实施时无水乙醇的添加量为每千克组分混合物添加200ml；所用Ni粉的粒径为2μm、Ni含量>99.0%，Cr3C2粉的粒径为2μm、Cr含量85.3%、总碳含量为12.8%%，Mo粉的粒径为2μm、Mo含量99.9%，WC粉的粒径为1μm、总碳含量为5.90wt%。
实施例2
取按重量百分比计的组分：Ni粉7.3%、Cr3C2粉1.0%、Mo粉0.3%、，余量为WC粉，将Ni粉、Cr3C2粉、Mo粉和WC粉加入可倾式球磨机中，球磨机转速为240r/min，球磨用合金球为直径10mm左右的WC-6wt%Ni基硬质合金球，球料比为4:1，球磨时间为42h，湿磨所用溶剂为无水乙醇，湿磨至粉末粒度为2μm得混合浆料。
之后，将上述混合料浆过滤、干燥后加入原料总质量1.0%的SD橡胶溶液，拌均匀后在110℃下真空干燥25分钟后过80目筛得混合物，将所述混合物投入模具中于63T压力下压制成型，然后置于真空度20Pa，温度为1475℃的条件下保温1.5小时得成品。
具体实施时无水乙醇的添加量为每千克组分混合物添加300ml；所用Ni粉的粒径为3μm、Ni含量>99.0%，Cr3C2粉的粒径为1μm、Cr含量86.3%、总碳含量为13.5%，Mo粉的粒径为3μm、Mo含量99.9%，WC粉的粒径为2μm、总碳含量为5.94wt%。
实施例3
取按重量百分比计的组分：Ni粉7.5%、Cr3C2粉0.8%、Mo粉0.6%、，余量为WC粉，将Ni粉、Cr3C2粉、Mo粉和WC粉加入可倾式球磨机中，球磨机转速为240r/min，球磨用合金球为直径10mm左右的WC-6wt%Ni基硬质合金球，球料比为4:1，球磨时间为42h，湿磨所用溶剂为无水乙醇，湿磨至粉末粒度为1.5μm得混合浆料。
之后，将上述混合料浆过滤、干燥后加入原料总质量0.9%的SD橡胶溶液，拌均匀后在100℃下真空干燥20分钟后过80目筛得混合物，将所述混合物投入模具中于50T压力下压制成型，然后置于真空度10Pa，温度为1460℃的条件下保温2小时得成品。
具体实施时无水乙醇的添加量为每千克组分混合物添加150ml；所用Ni粉的粒径为1.5μm、Ni含量>99.0%，Cr3C2粉的粒径为1.2μm、Cr含量86%、总碳含量为13.1%，Mo粉的粒径为1.5μm、Mo含量99.85%，WC粉的粒径为1.5μm、总碳含量为5.92wt%。
根据上述成分和工艺制备的耐海水腐蚀硬质合金组织均匀，其晶粒大小约为1.0～1.6μm，抗弯强度≥2000N/mm2，硬度≥90.5HRA。在产成品上任取2点，用手持XRF分析仪得到各成分比例如下表。
| 点位 | Ni | Cr | Mo | WC |
| 1 | 7.42 | 0.69 | 0.52 | Rest |
| 2 | 7.68 | 0.52 | 0.42 | Rest |
综上所述，本发明的一种耐海水腐蚀硬质合金及其制备方法，具有硬度和耐磨性高、耐腐蚀性能更为优异、生产成本低和性价比高等优点，可用于生产在海水中工作的青铜泵密封环等耐海水腐蚀硬质合金。
Claims (5)
1.一种耐海水腐蚀硬质合金，其特征在于含有如下重量百分比的成分：
Ni 7.3 %～7.7%
Cr3C2 0.6 %～1.0%
Mo 0.3 %～0.7 %
WC 余量。
2.根据权利要求1所述的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a)取按重量百分比计的下述组分：Ni粉7.3～7.7%、Cr3C2粉0.6～1.0%、Mo粉0.3～0.7%，余量为WC粉，将前述组分混合物加入球磨机中湿磨至粉末粒度为1-2μm，得混合料浆；
b)将上述混合料浆过滤、干燥后加入橡胶溶液，搅拌均匀后在90～110℃下干燥15～25分钟，之后过80目筛得混合物；
c)将上述由步骤b)得到的混合物投入模具中，在25～63T压力下压制成型；
d)将上述由步骤c)得到的成型产品置于真空度5～20Pa、温度为1410～1475℃的条件下保温1～2小时得成品。
3.根据权利要求2所述的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤a) 中Ni粉的粒径为2～3μm、Ni含量>99.0 wt %；Cr3C2粉的粒径≤2μm、Cr含量〉86.5 wt %、总碳含量为12.8～13.5 wt %；Mo粉的粒径为2～3μm、Mo含量〉99.8 wt %；WC粉的粒径为1～2μm、总碳含量为5.90～5.94wt%。
4.根据权利要求2所述的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤a)中湿磨所用的溶剂为无水乙醇，其添加量为每千克组分混合物添加无水乙醇200-300ml。
5.根据权利要求2所述的一种耐海水腐蚀硬质合金的制备方法，其特征在于：所述步骤b)中橡胶溶液的添加量为混合料浆总重量的0.8-1.0%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120404 |