[发明专利]一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法

权利要求书

1.一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：包括下述步骤：

步骤一

将粉料A和粘接剂A进行混炼、制粒，得到A喂料；所述粉料A选自碳钢、不锈钢、铁基合金、镍基合金、钴基合金粉末中的至少一种；

将主料与辅料混合均匀后得到混合粉料B，混合粉料B和粘接剂B进行混炼、制粒，得到B喂料；所述混合粉料B中按质量比，主料：辅料=9:1~5:5；所述主料选自金属碳化物、金属碳氮化物粉末中的至少一种；所述辅料为自熔点低于1400℃的金属粉末；

步骤二

用注射成形机先将A喂料注入到模腔中，等喂料冷却后将注射样取出并观察外观，确定无误后放入第二套模具注射B喂料；获得碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料产品生坯；注射成型时，两种喂料的注射温度均为120～180℃、注射压力为50～110MPa、注射速度为40～60g/s、模具温度为120～140℃；

步骤三

将产品生坯先通过催化脱脂工艺脱除部分粘接剂，硝酸流量为2-4ml/min，催化温度为100-140℃，脱脂时间6-10小时；

步骤四

以5~10℃/min的速度加热至200~250℃保温1~2h，然后以5~10℃/min的速度加热至450~500℃保温1~2h，再以5~8℃/min的速度加热至800~1000℃保温1~2h后充入惰性气体，最后以3～5℃/min 的速度加热至1100～1400℃保温6～10h后随炉冷。

2.根据权利要求1所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：

步骤一中，所述碳钢、不锈钢、铁基合金、镍基合金、钴基合金为采用气雾化制备的金属粉末，其粉末粒度为5~30μm。

3.根据权利要求1所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：主料粒度为5~10μm；辅料粒度为5~30μm。

4.根据权利要求3所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：主料选自碳化钨、碳化铬、碳化钛、碳化钒粉末中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：步骤一中，所述粘接剂按质量百分比计：聚甲醛70～90%；聚乙烯和/或聚丙烯6～12%；聚乙烯蜡 1～4%；聚烯烃弹性体1~5%；巴斯夫1098抗氧化剂0.2~1%；硬脂酸 0.2~1%。

6.根据权利要求1所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：

步骤一中，制备A喂料时，控制粘接剂和粉料A的体积比为42%~48%：58~52%；

制备B喂料，控制粘接剂和混合粉末B的体积比为38%~40%：62~60%；

喂料混炼的温度均为 120～160℃，时间为1～4h；混炼机转速均为80～120r/min。

7.根据权利要求1所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：所述惰性气体选自N₂、Ar中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：步骤二所得产品生坯中，由A喂料所形成的部分占产品生坯体积的50%。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种分步成型烧结碳化物硬质合金/钢双层结构复合材料的粉末冶金制备方法；其特征在于：所得产品的结合强度高于150MPa，碳化物硬质合金端的硬度大于1000HV0.5。