CN104911429B - 一种耐蚀钢结硬质合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐蚀钢结硬质合金及其制备方法，耐蚀钢结硬质合金由质量百分比为35～70％的硬质相和余量的钢基体粘结剂，所述钢基体粘结剂组成为锰、硅、铬、镍、磷、硫、石墨、钼以及铁。本发明提供的耐蚀钢结硬质合金在保持钢结硬质合金性能的基础上，其钢基粘结剂可以有效的改善复合材料在大气、蒸汽、水等弱腐蚀介质中的耐蚀性能，有效提高钢结硬质合金的寿命及应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐蚀钢结硬质合金及其制备方法。
背景技术
钢结硬质合金是一种以陶瓷相和以钢为粘结基体的复合材料。钢结硬质合金具有一系列优点，构成了自己的独特性能，成为一种介于钢和硬质合金之间的工程材料，从而填补了它们之间的空白。但是多数钢结硬质合金在潮湿空气、蒸汽、水等介质中容易发生腐蚀，材料在存放、运输、使用过程遭到破坏，使得材料的性能急剧下降，甚至报废。众所周知，不锈钢具有具有优良的耐蚀性能。通过添加TiC等能提高不锈钢的耐蚀性能，因此，不锈钢钢结硬质合金使得其保持钢结硬质合金性能及工艺性能等优点的同时，还具有其特殊性能，如抗氧化，耐高温等，使钢结硬质合金具有更高的寿命和更广阔的应用领域。
发明内容
本发明是针对现有的钢结硬质合金复合材料在空气、蒸汽、水等介质中存在耐蚀性不足的情况下，提供一种耐蚀钢结硬质合金及其制备方法，为实现上述目的本发明的具体方案如下：
一种耐蚀钢结硬质合金，由质量百分比为35～70％的硬质相和余量的钢基体粘结剂，所述钢基体粘结剂组成为锰、硅、铬、镍、磷、硫、碳、钼以及铁。
优选的，所述硬质相由碳化钨，碳化钛，碳化钽，硼化钛及复合碳化物组成。
优选的，所述钢基体粘结剂组成组成按质量百分比为锰：1.0-1.20％，硅：1.0-1.2％，铬：15-18％，镍：0.6-0.8％，磷≤0.035％，硫≤0.03％，碳：1.2-1.4％，钼：0.8-1.0％，余量是Fe。
优选的，所述钢基体粘结剂质量百分比为30-65％。
一种耐蚀钢结硬质合金制备方法，包括以下步骤：
1)按照一定的质量百分比，称量粒径5-30μm的钨粉、粒径10-30μm的碳化钽粉、粒径30-150μm的钛粉和粒径35-100μm的石墨以及3-80μm的碳化硼，，将上述粉末按照球料比10：1-40：1进行球磨合金化，过程用高纯氩气进行保护，球磨时间10-24h；
2)按照配比称量钢基合金粉，将称量的钢基合金粉按照按照球料比10：1-40：1进行混料研磨，添加过程控制剂，球磨时间12-48h，获得基体混合料；
3)将基体混合料和步骤1中的钢基合金粉按照质量进行配比，球料比10：1-40：1进行混料研磨，添加过程控制剂，球磨时间10-24h，获得钢结硬质合金混合料；
4)球磨完的混合湿粉用水蒸气在真空条件下进行干燥，干燥的混合粉用筛子进行筛分、掺胶，将掺胶的混合粉再次进行筛分，然后在300-600MPa下进行压制成形；
5)压坯烧结，最后经过热处理得到耐蚀性较好的钢结硬质合金。
优选的，以酒精或者正己烷为过程控制剂，过程控制剂和粉料的比例为500-1000ml/Kg。
优选的，压坯在1420-1480℃下进行真空烧结或者在1400-1450℃下进行低压烧结。
优选的，还包括步骤6)在35℃自来水中浸泡300小时进行腐蚀实验。
本发明提供的耐蚀钢结硬质合金在保持钢结硬质合金性能的基础上，其钢基粘结剂可以有效的改善复合材料在大气、蒸汽、水等弱腐蚀介质中的耐蚀性能，有效提高钢结硬质合金的寿命及应用领域。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
制备硬质相含量为70wt％的钢结硬质合金。按照一定的质量百分比，称量粒径10μm的W粉、10μm的碳化钽粉、48μm的Ti粉、3μm的B4C和50μm的石墨，将上述粉末按照球料比10:1进行球磨合金化，过程用高纯氩气进行保护，球磨时间36h。按照配比称量钢基合金粉：Mn：1.20％，Si：1.20％，Cr：18％，Ni：0.8％、C：1.2％，Mo：1.0％，V：0.5％，余量为Fe，将称量的粉末按照按照球料比4:1进行混料研磨，以酒精为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为500ml/Kg，球磨时间24h，获得基体混合料；将基体混合粉和硬质相合金粉按照质量进行配比，球料比4:1进行混料研磨，以酒精为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为500ml/Kg，球磨时间24h，获得基体混合料；其中陶瓷相占复合材料的质量分数为70％。球磨完的混合湿粉用水蒸气在真空条件下进行干燥，干燥的混合粉用筛子进行筛分、掺胶，将掺胶的混合粉再次进行筛分然后在350MPa下进行压制成型；压坯在1480℃下进行真空烧结或者在1450℃下进行低压烧结，最后经过适当的热处理得到耐蚀性较好的钢结硬质合金。抛光的钢结硬质合金在大气中存放720h，几乎不发生腐蚀；在35℃自来水中浸泡300h，平均腐蚀速率≤0.025g·m-2·h-1。
实施例2：
制备硬质相含量为60wt％的钢结硬质合金。按照一定的质量百分比，称量粒径30μm的W粉、30μm的碳化钽粉、150μm的Ti粉、80μm的B4C和100μm的石墨，将上述粉末按照球料比40:1进行球磨合金化，过程用高纯氩气进行保护，球磨时间12h。按照配比称量钢基合金粉：Mn：1.0％，Si：1.0％，Cr：15％，Ni：0.6％、C：1.2％，Mo：0.8％，V：0.2％，余量是Fe，将称量的粉末按照按照球料比10:1进行混料研磨，以正己烷为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为750ml/Kg，球磨时间10h，获得基体混合料；将基体混合粉和硬质相合金粉按照质量进行配比，球料比10:1进行混料研磨，以酒精或者正己烷为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为750ml/Kg，球磨时间10h，获得基体混合料；其中陶瓷相占复合材料的质量分数为60％。球磨完的混合湿粉用水蒸气在真空条件下进行干燥，干燥的混合粉用筛子进行筛分、掺胶，将掺胶的混合粉再次进行筛分然后在450MPa下进行压制成型；压坯在1450℃下进行真空烧结或者在1430℃下进行低压烧结，最后经过适当的热处理得到耐蚀性较好的钢结硬质合金。钢结硬质合金在大气中存放720h，几乎不发生腐蚀；；在35℃自来水中浸泡300h，平均腐蚀速率≤0.03g·m-2·h-1。
实施例3：
制备硬质相含量为50wt％的钢结硬质合金。按照一定的质量百分比，称量粒径20μm的W粉、20μm的碳化钽粉、100μm的Ti粉、10μm的B4C和80μm的石墨，将上述粉末按照球料比20:1进行球磨合金化，过程用高纯氩气进行保护，球磨时间24h。按照配比称量钢基合金粉：Mn：1.1％，Si：1.2％，Cr：17％，Ni：0.7％、C：1.2％，Mo：0.9％，V：0.4％，余量是Fe，将称量的粉末按照按照球料比6:1进行混料研磨，以酒精为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为1000ml/Kg，球磨时间6h，获得基体混合料；将基体混合粉和硬质相合金粉按照质量进行配比，球料比6:1进行混料研磨，以酒精或者正己烷为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为750ml/Kg，球磨时间6h，获得基体混合料；其中陶瓷相占复合材料的质量分数为50％。球磨完的混合湿粉用水蒸气在真空条件下进行干燥，干燥的混合粉用筛子进行筛分、掺胶，将掺胶的混合粉再次进行筛分然后在500MPa下进行压制成型；压坯在1430℃下进行真空烧结或者在1410℃下进行低压烧结，最后经过适当的热处理得到耐蚀性较好的钢结硬质合金。钢结硬质合金在大气中存放720h，几乎不发生腐蚀；；在35℃自来水中浸泡300h，平均腐蚀速率≤0.045g·m-2·h-1。
实施例4：
制备硬质相含量为40wt％的钢结硬质合金。按照一定的质量百分比，称量粒径20μm的W粉、20μm的碳化钽粉、48μm的Ti粉、20μm的B4C和60μm的石墨，将上述粉末按照球料比30:1进行球磨合金化，过程用高纯氩气进行保护，球磨时间16h。按照配比称量钢基合金粉：Mn：1.2％，Si：1.1％，Cr：17％，Ni：0.7％、C：1.2％，Mo：0.9％，V：0.3％，余量是Fe，将称量的粉末按照按照球料比10:1进行混料研磨，以酒精为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为600ml/Kg，球磨时间10h，获得基体混合料；将基体混合粉和硬质相合金粉按照质量进行配比，球料比10:1进行混料研磨，以酒精或者正己烷为过程控制剂。控制剂和粉料的比例为500ml/Kg，球磨时间8h，获得基体混合料；其中陶瓷相占复合材料的质量分数为35％。球磨完的混合湿粉用水蒸气在真空条件下进行干燥，干燥的混合粉用筛子进行筛分、掺胶，将掺胶的混合粉再次进行筛分然后在600MPa下进行压制成型；压坯在1420℃下进行真空烧结或者在1400℃下进行低压烧结，最后经过适当的热处理得到耐蚀性较好的钢结硬质合金。钢结硬质合金在大气中存放720h，几乎不发生腐蚀；在35℃自来水中浸泡300h，平均腐蚀速率≤0.06g·m-2·h-1。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种耐蚀钢结硬质合金制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)按照一定的质量百分比，称量粒径5-30μm的钨粉、粒径10-30μm的碳化钽粉、粒径30-150μm的钛粉和粒径35-100μm的石墨以及3-80μm的碳化硼，将上述粉末按照球料比10：1-40：1进行球磨合金化，过程用高纯氩气进行保护，球磨时间12-48h；
2)按照配比称量钢基合金粉，钢基体粘结剂组成按质量百分比为锰：1.0-1.20％，硅：1.0-1.2％，铬：15-18％，镍：0.6-0.8％，磷≤0.035％，硫≤0.03％，碳：1.2-1.4％，钼：0.8-1.0％，余量是Fe，将称量的钢基合金粉按照球料比4：1-10：1进行混料研磨，添加过程控制剂，球磨时间为10-24h，获得基体混合料；
3)将基体混合料和步骤1中的硬质相合金粉按照质量进行配比，球料比4：1-10：1进行混料研磨，添加过程控制剂，球磨时间10-24h，获得钢结硬质合金混合料；
4)球磨完的混合湿粉用水蒸气在真空条件下进行干燥，干燥的混合粉用筛子进行筛分、掺胶，将掺胶的混合粉再次进行筛分，然后在300-600MPa下进行压制成形；
5)压坯烧结，最后经过热处理得到耐蚀性较好的钢结硬质合金。
2.如权利要求1所述的耐蚀钢结硬质合金制备方法，其特征在于：以酒精或者正己烷为过程控制剂，过程控制剂和粉料的比例为500-1000ml/kg。
3.如权利要求1所述的耐蚀钢结硬质合金制备方法，其特征在于：压坯在1420-1480℃下进行真空烧结或者在1400-1450℃下进行低压烧结。
4.如权利要求1所述的耐蚀钢结硬质合金制备方法，其特征在于：还包括步骤6)在35℃自来水中浸泡300小时进行腐蚀实验。
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Denomination of invention: The invention relates to a corrosion-resistant steel bonded cemented carbide and a preparation method thereof Effective date of registration: 20220512 Granted publication date: 20170315 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Heyuan branch Pledgor: HEYUAN ZHENGXIN HARDMETAL CARBIDE Co.,Ltd. Registration number: Y2022980005450 |
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