一种耐腐蚀、耐磨硬质合金的制作方法

文档序号:19191426发布日期:2019-11-20 02:11

本发明涉及一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,属于金属化工技术领域。



背景技术:

目前,硬质合金密封环由于具有优异的耐磨性能,被广泛应用于石油、电力、冶金、污水处理、化工及食品等行业。随着科学技术的进一步发展,硬质合金密封环使用工况更为苛刻,如酸、碱、盐等环境,因此硬质合金密封环材料需满足的要求越来越高。wc-co硬质合金具有较高的硬度、强度和耐磨性能,但腐蚀性能较差,因此不宜在腐蚀性环境下使用。

同时,co作为钴酸锂及三元电池材料的主要原料,受电池等行业影响,近年来单价暴涨近3倍,严重影响wc-co硬质合金的生产成本。ni为硬质合金常用粘结剂,且ni的全球储量巨大,不易受其他行业影响导致价格波动巨大。传统的wc-ni硬质合金通过加入适量适当的碳化铬、碳化钼等添加剂而具有优异的耐蚀性,但添加剂含量过高会导致合金中有第三相析出,导致合金使用寿命降低。因此,研制一种超细晶耐磨、耐腐蚀材料尤为重要。



技术实现要素:

目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,按重量百分含量计,所述的耐腐蚀、耐磨硬质合金由以下原料组分制备而成:

组分a:vc,粒径0.5-1.0μm,0-1.0%;

组分b:cr-mo-ni合金粉,粒径0.5-1.5μm,4-20%;

组分c:wc,粒径0.5-0.8μm,79-96%;

一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,按重量百分含量计,所述的耐腐蚀、耐磨硬质合金由以下原料组分制备而成:

组分b:cr-mo-ni合金粉,粒径0.5-1.5μm,4-20%;

组分c:wc,粒径0.5-0.8μm,80-96%;

组分b,组分c粉末按球料重量比3:1-5:1,经过球磨过程,制得所需的混合粉,再经过压制、烧结过程制得所述耐腐蚀、耐磨硬质合金。

组分a,组分b,组分c粉末按球料重量比3:1-5:1,球磨时间12-36h,转速40-80r/min制得所需的混合粉,经过压制、采用真空烧结或者ar,n2气体保护烧结,烧结温度1370-1480℃,烧结在最高温度后采用ar加压,烧结压力3mpa-10mpa,保温保压0.5-2h,制得所述耐腐蚀、耐磨硬质合金。

作为优选方案,组分b:cr-mo-ni合金粉,按重量百分含量计,原料组成为:金属mo粉末,0.1-10%,粒径0.2-1.0μm;金属cr粉末,0.1-40%,粒径0.2-1.0μm;金属ni粉末,50-99.8%,粒径0.2-1.0μm。

作为优选方案,组分b:cr-mo-ni合金粉的制备方法为:金属cr、mo、ni粉末按球料重量比3:1-5:1,球磨36-72h后获得混合均匀的粉末,采用真空烧结或者ar,n2气体保护烧结在1300-1700℃共熔融制备cr-mo-ni合金粉,经过破碎、筛分获得0.5-1.5μm的cr-mo-ni合金粉。

有益效果:本发明提供的一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,与相同ni含量的wc—ni合金相比,减少了mo,cr元素溶解进ni元素的过程,避免了因cr元素含量高导致第三相的析出,加强了粘结相的耐腐蚀性,减少了wc晶粒长大的趋势,因此制备的合金具有更高的抗弯强度、硬度、耐腐蚀、耐磨等优点。

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

本实施例用于一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,按重量百分计,本实施例所述合金配方为:

组分a:vc,粒径0.5μm,0.3%;

组分b:cr-mo-ni合金粉,6%;

组分c:wc,粒径0.5μm,93.7%;

其中,组分b所述cr-mo-ni合金粉,按重量百分计量,采用4%金属mo粉末,粒径0.5μm;15%金属cr粉末,粒径0.8μm;81%金属ni粉末,粒径0.6μm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℃真空条件下共熔融制备cr-mo-ni合金粉,经过破碎、筛分获得0.5μm的cr-mo-ni合金粉。

本实施例用于一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,包括以下步骤:

(1)按比例称取组分a、组分b、组分c,并共同盛于硬质合金球磨罐中,按球料比3:1加入合金球,按a、b、c混合物总重量的2%加入石蜡,添加量为每千克组分a、b、c混合物添加300ml无水乙醇,球磨时间12h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90-110℃下干燥30-50分钟,之后过100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/mm2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1450℃的条件下保温1h后,在1450℃充入ar气体,压强达到5mpa,保温保压0.5h得到制品。

本实施例所制备的硬质合金,其抗弯强度≥2700mpa、硬度≥93hra;与相同ni含量的wc-6%ni硬质合金相比,在含有泥沙的原油冲蚀下,使用寿命提高30%。

实施例2

本实施例用于一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,按重量百分计,本实施例所述合金配方为:

组分a:vc,粒径0.5μm,0.8%;

组分b:cr-mo-ni合金粉,15%;

组分c:wc,粒径0.6μm,84.2%;

其中,组分b所述cr-mo-ni合金粉,按重量百分计量,采用4%金属mo粉末,粒径0.6μm;20%金属cr粉末,粒径0.8μm;76%金属ni粉末,粒径0.8μm为原料,放入球磨罐中,按球料重量比4:1,球磨56h后获得混合均匀的粉末,在1600℃氮气保护条件下共熔融制备cr-mo-ni合金粉,经过破碎、筛分获得1.2μm的cr-mo-ni合金粉。

本实施例用于一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,包括以下步骤:

(1)按比例称取组分a、组分b、组分c,并共同盛于硬质合金球磨罐中,按球料比4:1加入合金球,按a、b、c混合物总重量的2%加入石蜡,添加量为每千克组分a、b、c混合物添加300ml无水乙醇,球磨时间20h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90-110℃下干燥30-50分钟,之后过100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/mm2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1470℃的条件下保温1h后,在1470℃充入ar气体,压强达到8mpa,保温保压1h得到制品。

本实施例所制备的硬质合金,其抗弯强度≥3000mpa、硬度≥90hra;与相同ni含量的wc-15%ni硬质合金相比,在ph=2的污水浸泡下,耐腐蚀性能提高30%。

实施例3

本实施例用于一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,按重量百分计,本实施例所述合金配方为:

组分b:cr-mo-ni合金粉,12%;

组分c:wc,粒径0.6μm,88%;

其中,组分b所述cr-mo-ni合金粉,按重量百分计量,采用8%金属mo粉末,粒径0.8μm;30%金属cr粉末,粒径0.3μm;62%金属ni粉末,粒径0.9μm为原料,放入球磨罐中,按球料重量比5:1,球磨72h后获得混合均匀的粉末,在1500℃氮气保护条件下共熔融制备cr-mo-ni合金粉,经过破碎、筛分获得0.8μm的cr-mo-ni合金粉。

本实施例用于一种耐腐蚀、耐磨硬质合金,包括以下步骤:

(1)按比例称取组分b、组分c,并共同盛于硬质合金球磨罐中,按球料比3:1加入合金球,按b、c混合物总重量的2%加入石蜡,添加量为每千克组分b、c混合物添加300ml无水乙醇,球磨时间12h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90-110℃下干燥30-50分钟,之后过100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/mm2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℃的条件下保温1h后,在1430℃充入ar气体,压强达到6mpa,保温保压2h得到制品。

本实施例所制备的硬质合金,其抗弯强度≥3000mpa、硬度≥90hra;与相同ni含量的wc-12%ni硬质合金相比,在温度为40℃,ph=2的盐酸环境中浸泡,耐腐蚀性能提高20%。

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