[发明专利]碳化钒基硬质合金

说明书

技术领域

本发明公开了一种碳化钒基硬质合金，属于化学材料领域。

背景技术

钴粘结碳化钨硬质合金是以碳化钨为基体，钴为粘结相，采用粉末冶金技术制备而成，由于钨属于战略资源，而且我国又是一个金属钨资源缺乏的国家，因此钴粘结碳化钨硬质合金比较昂贵。此外，制备钴粘结碳化钨硬质合金的烧结温度高，一般为1400-1450℃，需要消耗较多的能量，因此有必要开发新型硬质合金。

发明内容

针对碳化钨作为合金材料制备硬质合金存在的缺陷，本申请发明人在大量实验基础上制备了碳化钒基硬质合金，充分利用了碳化钒具有高硬度、高弹性模量、高热稳定性以及与钴之间具有良好的润湿性等特点，使得所得到的钴粘结碳化钒硬质合金的烧结温度低，具有良好的性能和经济推广价值。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

碳化钒基硬质合金，包括下述质量的组分：钒68.8-76.9％，碳16.2-18.1％，余量为钴和不可避免的杂质。

在上述中，所述不可避免的杂质通常指在整个合金生产过程中，由于原料和生产过程的限制所带入的碳、硅、磷、硫等常见合金杂质，通常此类杂质总含量不高于0.5％。

在上述中，所述的碳化钒基硬质合金是以碳化钒为基体，钴为粘结相制备的，其具体的烧结生产工艺与钴粘结碳化钨硬质合金类似，主要区别在于基体材料不同和烧结温度不同。

其中，作为基体的碳化钒平均粒度为50-90nm，在此规格下的碳化钒更为满足硬质合金及特种钢材生产的需求。

进一步的，本发明公开了所述碳化钒基硬质合金的制备方法，包括下述步骤：

(1)按照权利要求1的钒的质量含量与碳的质量含量，取偏钒酸铵和炭黑加入到去离子水中，将所得混合液搅拌均匀并加热烘干，研磨烘干后的粉末；

(2)在真空碳管炉中于600℃下加热粉末30-60分钟，然后升高温度至1150-1250℃加热60-120分钟得碳化钒；

(3)将碳化钒与钴粉混合，球磨，干燥，掺成型剂，压制成型，脱成型剂，烧结即得碳化钒基硬质合金。

通过步骤(1)、(2)能够制备得到性能、粒度、晶粒规格良好的碳化钒材料，为最终生产碳化钒基硬质合金打下良好基础。

其中的步骤(3)为生产钴粘结相硬质合金的通用步骤，本领域的钴粘结硬质合金通常都是采用此类工艺步骤制作的，区别在于本发明以碳化钒为基体，降低了最后烧结步骤的温度，通常只需1150-1250℃即可，显著低于钴粘结碳化钨硬质合金的烧结温度，所需的能量更低，掺入杂质量更少。

需要注意的是，本发明所采用的碳化钒材料并非仅限于采用上述步骤(1)、(2)制备，本领域任何其它的可用于制备碳化钒材料的工艺均可用于本发明。

通过上述改进，本发明提供了一种烧结温度低、硬度和抗弯强度优异的碳化钒基硬质合金。

具体实施方式

结合具体实施方式可以更好地理解本发明的发明精神，下述所给实例仅为示意，本领域技术人员在此基础上更改各成分用量依旧属于本发明保护范围。

实施例一

V    68.80％

C    16.20％

Co   14.60％

余量为不可避免的杂质。

制备工艺：

(1)按照钒的质量含量与碳的质量含量，取偏钒酸铵和炭黑加入到去离子水中，将所得混合液搅拌均匀并加热烘干，研磨烘干后的粉末；

(2)在真空碳管炉中于600℃下加热粉末30分钟，然后升高温度至1150℃加热70分钟得碳化钒(电镜扫描和XRD显示平均粒度为90nm，晶粒尺寸为50nm)；

(3)将碳化钒与钴粉混合，球磨机中湿磨50小时后卸料干燥，掺成型剂(通常是有机物，例如汽油橡胶)，压制成型，脱成型剂，烧结即得碳化钒基硬质合金。

经测试烧结温度为1200℃，其硬度为89.5HRA，抗弯强度为2461MPa。

实施例二

V    72.85％

C    17.15％

Co   9.72％

余量是不可避免的杂质。

制备工艺：

(1)按照钒的质量含量与碳的质量含量，取偏钒酸铵和炭黑加入到去离子水中，将所得混合液搅拌均匀并加热烘干，研磨烘干后的粉末；

(2)在真空碳管炉中于600℃下加热粉末50分钟，然后升高温度至1200℃加热100分钟得碳化钒(电镜扫描和XRD显示平均粒度为80nm，晶粒尺寸为50nm)；