CN106544566B - 一种耐腐蚀耐高温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腐蚀耐高温硬质合金及其制备方法，硬质合金按重量百分含量计，原料组分包括：Cr3C2为0.2‑1.0％，TaC为0.2‑0.6％，铼‑钼‑镍合金粉为6‑12％，其余为WC；其中，Cr3C2粒度为0.8‑1.5μm，TaC粒度为0.8‑1.5μm，铼‑钼‑镍合金粉的粒度为1‑2μm，WC的粒度为1‑2μm。通过本发明制备的硬质合金，具有耐腐蚀和耐高温的优点，同时其抗弯强度、硬度和使用寿命明显提高。
Description
技术领域
本发明属于硬质合金制造技术领域，具体涉及一种耐腐蚀耐高温硬质合金及其制备方法。
背景技术
由于Co对WC良好的湿润性，WC-Co硬质合金具有高的强度、硬度和耐磨性，同耐也具有较高的强韧性、优良的性能使硬质合金在切削工具和耐磨零部件上得以广泛的应用。但是在一些强腐蚀性的工作环境中，由于Co不耐腐蚀，WC-Co硬质合金使用受到限制。Ni作为一种耐腐蚀粘结剂应用到了硬质合金的生产中。随着技术的发展，对WC-Ni硬质合金提出了更高的要求。例如，核电密封环，要求WC-Ni硬质合金密封环能够承受120℃左右高温环境和高压的偏酸性水环境。又如，在煤炭脱硫过程中，产生高温的S02、HCl等酸性气体，要求WC-Ni硬质合金同时具有较高的耐高温氧化和耐腐蚀等性能。常用的WC-Ni硬质合金不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中存在的问题，提供一种耐腐蚀耐高温硬质合金及其制备方法，从而解决了石油、矿山、冶金、燃煤发电、垃圾处理等领域对同时具有耐高温氧化和耐腐蚀硬质合金的需要。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种耐腐蚀耐高温硬质合金，按重量百分含量计，原料组分包括：Cr3C2为0.2-1.0％，TaC为0.2-0.6％，铼-钼-镍合金粉为6-12％，其余为WC；其中，Cr3C2粒度为0.8-1.5μm，TaC粒度为0.8-1.5μm，铼-钼-镍合金粉的粒度为1-2μm，WC的粒度为1-2μm。
所述的铼-钼-镍合金粉按照摩尔百分数计量，原料组分包括：2-6％MoO3粉末、1-4％NH4ReO4粉末和90-97％C204Ni粉末。
所述的铼-钼-镍合金粉的制备方法为：按照所述的原料组分比例选取MoO3粉末、NH4ReO4粉末和C204Ni粉末加入球磨罐中，并按照球料重量比为3-5:1加入合金球，球磨36-72h后获得混合均匀的粉末，在1500-1800℃氢气气氛下共同还原制备铼-钼-镍合金，经过破碎、筛分获得1-2μm的铼-钼-镍合金粉末。
本发明还提供一种耐腐蚀耐高温硬质合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照所述的组分比例取Cr3C2、TaC、铼-钼-镍合金粉和WC，并加入到球磨罐中，加入石蜡和合金球，湿磨得到均匀细化混合料浆；
(2)将上述混合料浆沉淀、过滤，在90-110℃下干燥30-50分钟，之后过80目筛得混合物；
(3)将上述由步骤(2)得到的混合物投入模具中，在150-200Mpa压强下压制成型；
(4)将上述由步骤(3)得到的成型产品置于真空度5-15Pa,温度为1430-1470℃的条件下保温0.5-2小时得制品。
优选地，所述步骤(1)中的石蜡按照Cr3C2、TaC、铼-钼-镍合金粉和WC混合物总重量的2-2.5％加入，球料比为3-5:1，对滚机混合时间为36-64h，湿磨介质为无水乙醇，其添加量为每千克Cr3C2、TaC、铼-钼-镍合金粉和WC混合物添加无水乙醇200-300m1。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)采用MoO3、NH4ReO4、C204Ni粉末为原料，经过球磨、氢气共同还原、破碎、筛分制备1-2μm铼-钼-镍合金粉末；避免了稀土元素以金属单质形式加入，造成稀土元素偏聚或者与粘结相润湿差等问题；同时也避免了稀土元素以氧化物方式加入，造成在烧结过程中稀土氧化物与WC中碳反应，降低合金性能等问题；
(2)本发明以铼-钼-镍合金为粘结相、碳化钨为硬质相，加入少量Cr3C2、TaC添加剂制备WC-Ni-Mo-Re合金，同时具有抗高温氧化和耐腐蚀性能强的特性，与相同Ni含量的WC-Ni硬质合金，在150℃，pH＝2-3的酸性环境中，耐腐蚀性能提高20％-40％，因此具有广泛的应用前景；
(3)本发明以铼-钼-镍合金为粘结相，在合金烧结阶段与WC润湿性能强，因此与相同Ni含量的WC-Ni硬质合金相比具有高抗弯强度、高硬度、使用寿命长等特点。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例的耐高温、耐腐蚀硬质合金，按重量百分计，本实施例所述合金配方为：
组分A：Cr3C2，0.8μm，0.2％；
组分B：TaC，1.5μm，0.6％
组分C：铼-钼-镍合金粉，8％；
组分D：WC，2μm，91.2％。
其中，组分C所述铼-钼-镍合金粉，按摩尔百分数计量，采用6％MoO3粉末、4％NH4ReO4粉末、90％C204Ni粉末为原料，放入球磨罐中，按球料重量比3:1，球磨72h后获得混合均匀的粉末，在1500℃氢气气氛下共同还原制备铼-钼-镍合金，经过破碎、筛分获得2μm的铼-钼-镍合金粉末。
本实施例用于一种耐高温、耐腐蚀硬质合金及其制备方法，包括以下步骤：：
(1)按比例称取组分A、组分B、组分C、组分D，并共同盛于不锈钢球磨罐中，按球料比3:1加入合金球，按A、B、C、D混合物总重量的2％加入石蜡，添加量为每千克组分A、B、C、D混合物添加200ml无水乙醇,球磨时间36h后湿磨得到均匀细化混合料浆；
(2)将上述混合料浆沉淀、过滤，在90℃下干燥50分钟，之后过80目筛得混合物；
(3)将上述由步骤(2)得到的混合物投入模具中，在150Mpa压强下压制成型；
(4)将上述由步骤(3)得到的成型产品置于真空度5Pa,温度为1470℃的条件下保温0.5小时得制品。
本实施例所制备的WC-Ni-Mo-Re硬质合金，其抗弯强度2900MPa、硬度HRA为90；与相同Ni含量的WC-8％Ni硬质合金相比，在150℃，pH＝2的H2S04酸性环境中浸泡96h，耐腐蚀性能提高20％。
实施例2
本实施例的耐高温、耐腐蚀硬质合金，按重量百分计，本实施例所述合金配方为：
组分A：Cr3C2，0.8μm，1.0％；
组分B：TaC，1.5μm，0.2％
组分C：铼-钼-镍合金粉，6％；
组分D：WC，1.0μm，92.8％。
其中，组分C所述铼-钼-镍合金粉，按摩尔百分数计量，采用2％MoO3粉末、1％NH4ReO4粉末、97％C204Ni粉末为原料，放入球磨罐中，按球料重量比4:1，球磨54h后获得混合均匀的粉末，在1700℃氢气气氛下共同还原制备铼-钼-镍合金，经过破碎、筛分获得1.0μm的铼-钼-镍合金粉末。
本实施例用于一种耐高温、耐腐蚀硬质合金及其制备方法，包括以下步骤：：
(1)按比例称取组分A、组分B、组分C、组分D，并共同盛于不锈钢球磨罐中，按球料比4:1加入合金球，按A、B、C、D混合物总重量的2.5％加入石蜡，添加量为每千克组分A、B、C、D混合物添加250ml无水乙醇,球磨时间64h后湿磨得到均匀细化混合料浆；
(2)将上述混合料浆沉淀、过滤，在110℃下干燥30分钟，之后过80目筛得混合物；
(3)将上述由步骤(2)得到的混合物投入模具中，在200Mpa压强下压制成型；
(4)将上述由步骤(3)得到的成型产品置于真空度10Pa,温度为1450℃的条件下保温1.5小时得制品。
本实施例所制备的WC-Ni-Mo-Re硬质合金，其抗弯强度2400MPa、硬度HRA为91.5；与相同Ni含量的WC-6％硬质合金相比，在150℃，pH＝2的HCl酸性环境中浸泡96h，耐腐蚀性能提高30％。
实施例3
本实施例的耐高温、耐腐蚀硬质合金，按重量百分计，本实施例所述合金配方为：
组分A：Cr3C2，1.0μm，0.8％；
组分B：TaC，1.3μm，0.4％
组分C：铼-钼-镍合金粉，12％；
组分D：WC，1.5μm，86.8％。
其中，组分C所述铼-钼-镍合金粉，按摩尔百分数计量，采用3％MoO3粉末、3％NH4ReO4粉末、94％C204Ni粉末为原料，放入球磨罐中，按球料重量比5:1，球磨36h后获得混合均匀的粉末，在1800℃氢气气氛下共同还原制备铼-钼-镍合金，经过破碎、筛分获得2μm的铼-钼-镍合金粉末。
本实施例用于一种耐高温、耐腐蚀硬质合金及其制备方法，包括以下步骤：：
(1)按比例称取组分A、组分B、组分C、组分D，并共同盛于不锈钢球磨罐中，按球料比5:1加入合金球，按A、B、C、D混合物总重量的2.2％加入石蜡，添加量为每千克组分A、B、C、D混合物添加300ml无水乙醇,球磨时间48h后湿磨得到均匀细化混合料浆；
(2)将上述混合料浆沉淀、过滤，在100℃下干燥40分钟，之后过80目筛得混合物；
(3)将上述由步骤(2)得到的混合物投入模具中，在180Mpa压强下压制成型；
(4)将上述由步骤(3)得到的成型产品置于真空度15Pa,温度为1430℃的条件下保温2小时得制品。
本实施例所制备的WC-Ni-Mo-Re硬质合金，其抗弯强度2800MPa、硬度HRA为89；与相同Ni含量的WC-12％硬质合金相比，在150℃，pH＝2的HN03酸性环境中浸泡96h，耐腐蚀性能提高40％。
Claims (3)
1.一种耐腐蚀耐高温硬质合金，其特征在于，按重量百分含量计，原料组分包括：Cr3C2为0.2-1.0％，TaC为0.2-0.6％，铼-钼-镍合金粉为6-12％，其余为WC；其中，Cr3C2粒度为0.8-1.5μm，TaC粒度为0.8-1.5μm，铼-钼-镍合金粉的粒度为1-2μm，WC的粒度为1-2μm；
所述的铼-钼-镍合金粉按照摩尔百分数计量，原料组分包括：2-6％MoO3粉末、1-4％NH4ReO4粉末和90-97％C2O4Ni粉末；
所述的铼-钼-镍合金粉的制备方法为：按照所述的原料组分比例选取MoO3粉末、NH4ReO4粉末和C2O4Ni粉末加入球磨罐中，并按照球料重量比为3-5:1加入合金球，球磨36-72h后获得混合均匀的粉末，在1500-1800℃氢气气氛下共同还原制备铼-钼-镍合金，经过破碎、筛分获得1-2μm的铼-钼-镍合金粉末。
2.一种如权利要求1所述的耐腐蚀耐高温硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照所述的组分比例取Cr3C2、TaC、铼-钼-镍合金粉和WC，并加入到球磨罐中，加入石蜡和合金球，湿磨得到均匀细化混合料浆；
(2)将上述混合料浆沉淀、过滤，在90-110℃下干燥30-50分钟，之后过80目筛得混合物；
(3)将上述由步骤(2)得到的混合物投入模具中，在150-200MPa 压强下压制成型；
(4)将上述由步骤(3)得到的成型产品置于真空度5-15Pa,温度为1430-1470℃的条件下保温0.5-2小时得制品。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的石蜡按照Cr3C2、TaC、铼-钼-镍合金粉和WC混合物总重量的2-2.5％加入，球料比为3-5:1，对滚机混合时间为36-64h，湿磨介质为无水乙醇，其添加量为每千克Cr3C2、TaC、铼-钼-镍合金粉和WC混合物添加无水乙醇200-300ml。
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