[发明专利]超高强度可涂层TiCN基含钴钢结硬质合金及制备方法

权利要求书

1.一种超高强度、可涂层TiCN基含钴钢结硬质合金，其特征在于：所述合金以TiCN为硬质相，以Fe-Cr-Mo合金钢为粘结相，添加Co作为强化元素，其原材料粉末组成的质量百分比分别为(20～35)TiCN粉、(0.5～1.2)C粉、(1～8)Co粉、(2～4)Cr₃C₂粉、(2～5)Mo₂C粉、(46.8～74.5)电解Fe粉；原材料TiCN、Cr₃C₂、Mo₂C、Co和Fe金属粉末的纯度在99.8%以上，其中氧含量低于0.1%，硫含量低于0.08%，磷含量低于0.03%；原材料TiCN、Cr₃C₂、Mo₂C的粉末粒度均为2～4μm、碳粉和钴粉粒度为1～3μm、Fe粉末粒度为4～10μm。

2.一种如权利要求1所述组分的TiCN基含钴钢结硬质合金的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

步骤1：按权利要求1所述的成分配比称取原材料粉末，以硬质合金球为磨球，以酒精或正己烷作为球磨介质，球料比为5:1～8:1，采用高能湿磨混合72～120h，转速为250～350r/min，球磨机的冷却水保持恒温22-25℃；

步骤2：将步骤1所得的混合粉末以负压干燥的方式在85-90℃的干燥箱中进行快速搅拌干燥；粉末干燥后转移至低氧分压干燥箱中进行定量预氧化处理，预氧化后的氧含量严格控制在2.0～2.5wt.%；

步骤3：将粉末在50-150MPa的压力下采用浮动阴模双向压制；

步骤4：将步骤3所压制的压坯采用真空烧结，真空度＜10^-2Pa，并增加800℃碳氧反应加热平台，使碳氧反应充分进行，烧结后坯体的氧含量低于800ppm；采用氧化活化烧结，其最终烧结温度为1250～1350℃；

步骤5：将烧结坯体经800℃预热后在BaCl₂熔融盐中进行循环热处理，即先在1000-1150℃进行油冷淬火和500～650℃一次回火，然后在950-1050℃进行再次淬火，之后马上进行深冷处理，温度为-80～-160℃，时间为1～36小时，然后在400～580℃温度下进行1～3次回火处理。

3.根据权利要求2所述的TiCN基含钴钢结硬质合金的制备方法，其特征在于，材料烧结后的整体氧含量800ppm，硫含量150ppm，磷含量100ppm。

4.根据权利要求2所述的TiCN基含钴钢结硬质合金的制备方法，其特征在于，热处理前材料的硬度为43～58HRC、弯曲强度为2200～3000MPa，冲击韧性（αk）为8～17J/cm²，断裂韧性为22～28MPa·m^1/2；经过权利要求2所述循环热处理工艺后，具有硬度66～73HRC、弯曲强度2800～4000MPa和冲击韧性（αk）7～15J/cm²，断裂韧性为20～28MPa·m^1/2。

5.根据权利要求2所述的TiCN基含钴钢结硬质合金的制备方法，其特征在于，在真空烧结和循环热处理后，材料具有优异的回火抗性，在400-560℃回火3～5小时，硬度降低值小于1HRC。

6.根据权利要求2所述的TiCN基含钴钢结硬质合金的制备方法，其特征在于，经过表面处理后，可成功进行PVD涂层，涂层材质包括TiCN、TiN、TiAlN、TiAlSiN和CrN。

7.一种如权利要求1所述的TiCN基含钴钢结硬质合金或权利要求2所述制备方法制备的TiCN基钢结硬质合金任一项材料的应用，其特征在于，材料克服传统硬质合金易崩刃、高速钢不耐磨的缺点，是螺纹工具的理想材料。