CN113084171A - 一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺，其技术方案要点是：包括：用于提供钌金属的钌盐溶液；用于提供钴金属与所述钌盐溶液反应制得草酸钴共沉淀的钴盐溶液；所述钌盐溶液包括二茂钌溶液、三氯化钌溶液、碘化钌溶液、醋酸钌溶液、氯亚钌酸氨溶液、氯钌酸氨溶液以及羟基氯化钌溶液中的一种或多种；所述钴盐溶液包括环烷酸钴溶液、硬脂酸钴溶液、新癸酸钴溶液以及硼酰化钴溶液中的一种或多种；通过钌盐溶液、钴盐溶液、碳化钨粉末以及铬粉末的相互融合，使本发明具有良好的韧性与耐磨性，作为刀具适用于比较苛刻的加工场合，同时具有优良的耐电腐蚀性能，可以用于制作高档模具。

Description

一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于硬质合金技术领域，具体涉及一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺。
背景技术
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种金属陶瓷材料。硬质合金具有硬度高、耐磨性好、高强度、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、铰刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现有的硬质合金材料，在苛刻加工条件下的韧性不足，在放电加工时表面耐腐蚀性能明显下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺，包括：
用于提供钌金属的钌盐溶液；
用于提供钴金属的钴盐溶液与所述钌盐溶液反应制得草酸钴共沉淀；所述钌盐溶液包括二茂钌溶液、三氯化钌溶液、碘化钌溶液、醋酸钌溶液、氯亚钌酸氨溶液、氯钌酸氨溶液以及羟基氯化钌溶液中的一种或多种；所述钴盐溶液包括环烷酸钴溶液、硬脂酸钴溶液、新癸酸钴溶液以及硼酰化钴溶液中的一种或多种；
用于增强合金硬度的碳化钨粉末，所述碳化钨粉末的粒径在2-5μm，所述铬粉末的粒径为1.0-2.0μm。
本发明还提供了一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将钌盐溶液与钴盐溶液同时注入反应釜内进行反应，反应充分后制得草酸钴共沉淀；
S2：将草酸钴共沉淀注入煅烧设备内进行煅烧，在煅烧进行时通入氢气进行氧化还原反应，煅烧、反应充分后制得含钌的金属钴粉；
S3：将S2中制得的合金粉末与碳化钨粉、铬粉按比例投入湿磨机中进行充分研磨；
S4：将研磨后的浆料投入喷雾干燥塔进行干燥，并完成造粒；控制所述造粒塔的塔顶进口温度为180-220℃，控制所述造粒塔的塔底出口温度为90-120℃，控制所述造粒塔的塔内压力为0.9-1.7kPa，造粒完成后得到混合料；
S5：将S4中制得的混合料直接压制坯料；
S6：将S5中得到的压坯放入烧结设备中进行加压烧结，烧结完成后经冷却设备冷却后得到本硬质合金材料。
优选的，所述成型剂包含石蜡。
优选的，将所述S6中得到钌元素均匀分布的硬质合金压坯，继续升温并加入氩气，最终得到组织均匀的致密含钌硬质合金。
优选的，所述S2中制备的所述碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的铬粉末含量为0.3-1.5wt％，所述碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的钌粉末含量为0.1-1.0wt％。
优选的，所述S6中的所述烧结设备为压力烧结炉，控制所述烧结设备的温度为1380-1450℃，所述S4中控制所述研磨时间为30-50h。
优选的，所述S2中的所述含钌的金属钴粉中钌元素的含量为0.01-4.0wt％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本含钌的硬质合金材料及其制备工艺在使用时，通过钌盐溶液、钴盐溶液反应生成含钌钴粉，再与碳化钨粉末以及铬粉末经过烧结形成钌元素均匀分布的合金材料，使本发明具有良好的韧性与耐磨性，作为刀具适用于比较苛刻的加工场合，同时具有优良的耐电腐蚀性能，可以用于制作高档模具。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1
实施例1
一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺，包括：
用于提供钌金属的钌盐溶液；
用于提供钴金属的钴盐溶液与钌盐溶液反应制得草酸钴共沉淀；钌盐溶液包括醋酸钌溶液；钴盐溶液包括硬脂酸钴溶液等；
用于增强合金硬度的碳化钨粉末，碳化钨粉末的FSSS粒径在2μm，铬粉末的粒径为1.0μm。
本发明还提供了一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将钌盐溶液与钴盐溶液同时注入反应釜内进行反应，反应充分后制得草酸钴共沉淀；
S2：将草酸钴共沉淀注入煅烧设备内进行煅烧，在煅烧进行时通入氢气进行氧化还原反应，煅烧、反应充分后制得含钌的金属钴粉；
S3：将S2中制得的合金粉末与碳化钨粉、铬粉按比例投入湿磨机中进行充分研磨；
S4：将研磨后的浆料投入喷雾干燥塔进行干燥，并完成造粒，控制干燥塔的塔顶进口温度为190℃，控制造粒塔的塔底出口温度为95℃，控制塔内压力为1.1kPa，造粒完成得到混合料；
S5：将S4中制得的混合料直接压制坯料；
S6：将S5中得到的压坯放入烧结设备中进行加压烧结，烧结完成后经冷却得到本硬质合金材料。
本实施例中，优选的，成型剂包含石蜡。
本实施例中，优选的，将S6中得到钌元素均匀分布的硬质合金压坯，继续升温并加入氩气，最终得到组织均匀的致密含钌硬质合金。
本实施例中，优选的，S2中制备的碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的铬粉末含量为0.8wt％，碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的钌粉末含量为0.1wt％。
本实施例中，优选的，S6中的烧结设备为压力烧结炉，控制烧结设备的温度为1390℃，S4中控制研磨时间为48h。
本实施例中，优选的，S2中的含钌的金属钴粉中钌元素的含量为1.2wt％。
本发明的工作原理及使用流程：
本含钌的硬质合金材料及其制备工艺在使用时，通过钌盐溶液、钴盐溶液反应生成含钌钴粉，再与碳化钨粉末以及铬粉末经过烧结形成钌元素均匀分布的合金材料，使本发明具有良好的韧性与耐磨性，作为刀具适用于比较苛刻的加工场合，同时具有优良的耐电腐蚀性能，可以用于制作高档模具。
实施例2
一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺，包括：
用于提供钌金属的钌盐溶液；
用于提供钴金属的钴盐溶液与钌盐溶液反应制得草酸钴共沉淀；钌盐溶液包括碘化钌溶液；钴盐溶液包括新癸酸钴溶液；
用于增强合金硬度的碳化钨粉末与铬粉末，碳化钨粉末的FSSS粒径在3μm，铬粉末的粒径为1.5μm。
本发明还提供了一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将钌盐溶液与钴盐溶液同时注入反应釜内进行反应，反应充分后制得草酸钴共沉淀；
S2：将草酸钴共沉淀注入煅烧设备内进行煅烧，在煅烧进行时通入氢气进行氧化还原反应，煅烧、反应充分后制得含钌的金属钴粉；
S3：将S2中制得的合金粉末与碳化钨粉、铬粉按比例投入湿磨机中进行充分研磨；
S4：将研磨后的浆料投入喷雾干燥塔进行干燥，同时完成造粒，控制造粒塔的塔顶进口温度为180℃，控制造粒塔的塔底出口温度为100℃，控制造粒塔的塔内压力为1.5kPa，造粒完成后得到混合料；
S5：将S4中制得的混合料直接压制坯料；
S6：将S5中得到的压坯放入烧结设备中进行加压烧结，烧结完成后经冷却得到本硬质合金材料。
本实施例中，优选的，成型剂包含石蜡。
本实施例中，优选的，将S6中得到钌元素均匀分布的硬质合金压坯，继续升温并加入氩气，最终得到组织均匀的致密含钌硬质合金。
本实施例中，优选的，S2中制备的碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的铬粉末含量为1.5wt％，碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的钌元素含量为0.3wt％。
本实施例中，优选的，S6中的烧结设备为压力烧结炉，控制烧结设备的温度为1410℃，S4中控制研磨时间为40h。
本实施例中，优选的，S2中的含钌的金属钴粉中钌元素的含量为3.5wt％。
本发明的工作原理及使用流程：
本含钌的硬质合金材料及其制备工艺在使用时，通过钌盐溶液、钴盐溶液反应生成含钌钴粉，再与碳化钨粉末以及铬粉末经过烧结形成钌元素均匀分布的合金材料，使本发明具有良好的韧性与耐磨性，作为刀具适用于比较苛刻的加工场合，同时具有优良的耐电腐蚀性能，可以用于制作高档模具.
实施例3
一种含钌的硬质合金材料及其制备工艺，包括：
用于提供钌金属的钌盐溶液；
用于提供钴金属的钴盐溶液与钌盐溶液反应制得草酸钴共沉淀；钌盐溶液包括三氯化钌溶液；钴盐溶液包括环烷酸钴溶液；
用于增强合金硬度的碳化钨粉末与铬粉末，碳化钨粉末的FSSS粒径在5μm，铬粉末的粒径为2.0μm。
本发明还提供了一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将钌盐溶液与钴盐溶液同时注入反应釜内进行反应，反应充分后制得草酸钴共沉淀；
S2：将草酸钴共沉淀注入煅烧设备内进行煅烧，在煅烧进行时通入氢气进行氧化还原反应，煅烧、反应充分后制得含钌的金属钴粉；
S3：将S2中制得的合金粉末与碳化钨粉、铬粉按比例投入湿磨机中进行充分研磨；
S4：将研磨后的浆料投入喷雾干燥塔进行干燥，同时完成造粒，控制造粒塔的塔顶进口温度为220℃，控制造粒塔的塔底出口温度为105℃，控制造粒塔的塔内压力为1.7kPa，造粒完成后得到混合料；
S5：将S4中制得的混合料直接压制坯料；
S6：将S5中得到的压坯放入烧结设备中进行加压烧结，烧结完成后经冷却设备冷却后得到本硬质合金材料。
本实施例中，优选的，成型剂包含石蜡。
本实施例中，优选的，将S6中得到钌元素均匀分布的硬质合金压坯，继续升温并加入氩气，最终得到组织均匀的致密含钌硬质合金。
本实施例中，优选的，S2中制备的碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的铬粉末含量为0.5wt％，碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的钌粉末含量为0.4wt％。
本实施例中，优选的，S6中的烧结设备为压力烧结炉，控制烧结设备的温度为1450℃，S4中控制研磨时间为36h。
本实施例中，优选的，S2中的含钌的金属钴粉中钌元素的含量为4.0wt％。
本发明的工作原理及使用流程：
本含钌的硬质合金材料及其制备工艺在使用时，通过钌盐溶液、钴盐溶液反应生成含钌钴粉，再与碳化钨粉末以及铬粉末经过烧结形成钌元素均匀分布的合金材料，使本发明具有良好的韧性与耐磨性，作为刀具适用于比较苛刻的加工场合，同时具有优良的耐电腐蚀性能，可以用于制作高档模具。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种含钌的硬质合金材料，其特征在于，包括：
用于提供钌金属的钌盐溶液；
用于提供钴金属与所述钌盐溶液反应制得草酸钴共沉淀的钴盐溶液；所述钌盐溶液包括二茂钌溶液、三氯化钌溶液、碘化钌溶液、醋酸钌溶液、氯亚钌酸氨溶液、氯钌酸氨溶液以及羟基氯化钌溶液中的一种或多种；所述钴盐溶液包括环烷酸钴溶液、硬脂酸钴溶液、新癸酸钴溶液以及硼酰化钴溶液中的一种或多种；
用于增强合金硬度的碳化钨粉末与铬粉末，所述碳化钨粉末的粒径在2-5μm，所述铬粉末的粒径为1.0-2.0μm。
2.一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将钌盐溶液与钴盐溶液同时注入反应釜内进行反应，反应充分后制得草酸钴共沉淀；
S2：将草酸钴共沉淀注入煅烧设备内进行煅烧，在煅烧进行时通入氢气进行氧化还原反应，煅烧、反应充分后制得含钌的金属钴粉；
S3：将S2中制得的合金粉末与碳化钨粉、铬粉按比例投入湿磨机中进行充分研磨；
S4：将研磨后的浆料投入喷雾干燥塔进行干燥，同时完成造粒，控制所述造粒塔的塔顶进口温度为180-220℃，控制所述造粒塔的塔底出口温度为90-120℃，控制所述造粒塔的塔内压力为0.9-1.7kPa，造粒完成后得到混合料；
S5：将S4中制得的混合料直接压制坯料；
S6：将S5中得到的压坯放入烧结设备中进行加压烧结，烧结完成后经冷却得到本硬质合金材料。
3.根据权利要求2所述的一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：所述成型剂包含石蜡。
4.根据权利要求2所述的一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：将所述S6中得到钌元素均匀分布的硬质合金压坯，继续升温并加入氩气，最终得到组织均匀的致密含钌硬质合金。
5.根据权利要求2所述的一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：所述S2中制备的所述碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的铬粉末含量为0.3-1.5wt％，所述碳化钨-钴-铬-钌的合金粉末中的钌粉末含量为0.1-1.0wt％。
6.根据权利要求2所述的一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：所述S6中的所述烧结设备为压力烧结炉，控制所述烧结设备的温度为1380-1450℃，所述S4中控制所述研磨时间为30-50h。
7.根据权利要求2所述的一种含钌的硬质合金材料的制备工艺，其特征在于：所述S2中的所述含钌的金属钴粉中钌元素的含量为0.01-4.0wt％。
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