專利名稱：輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)硬質(zhì)合金材料制造的密封環(huán)及其用輕質(zhì)硬質(zhì)合金制造密封環(huán)的方法。
背景技術(shù)：
通常的硬質(zhì)合金密封環(huán)是以碳化鎢為基礎(chǔ)的硬質(zhì)合金，具有較高硬度和耐磨性能，被用于各種泵類或釜類的密封和軸套，隨著使用范圍的不斷擴充，其自身性能的不足也逐漸突現(xiàn)出來，其抗高溫、耐腐蝕性能較差，限制了它在某些工況條件下的使用。除此之外，作為硬質(zhì)合金密封環(huán)的主要原材料鎢礦資源日益枯竭，據(jù)有關(guān)專家分析估計，我國現(xiàn)有鎢礦資源僅能維持11年。正因如此，近幾年來國內(nèi)鎢粉原材料價格飛漲，到了無法接受，無法維持用鎢粉作原材料生產(chǎn)產(chǎn)品的狀況。因而開發(fā)新的代替材料，生產(chǎn)輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)產(chǎn)品已到刻不容緩的時候和發(fā)展機遇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，選用我國目前比較豐富礦藏資源作原材料，替代以往用鎢粉作為主要原材料的目的，達到少用至可以不用的目的，以節(jié)約成本。本發(fā)明的另一目的是研究硬質(zhì)合金密封環(huán)的制造方法，達到提高抗高溫，耐腐蝕性能、延長使用壽命。
本發(fā)明采用的以下組成成份和制造工藝實現(xiàn)上述目的。
輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，密封材料由碳化鈦、鎳、碳化鎢和鈦組成，其組成含量碳化鈦粉為80～90％重量，鎳粉為5～10％重量，碳化鎢粉為3～5％重量，鈦粉為2～5％重量。
輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)的制造方法，其特征在于包括以下步驟a、將碳化鈦、鎳粉、碳化鎢粉和鈦粉按重量比例混合均勻；b、將上述已混合均勻混合物放入球磨機中濕磨，球料比為3∶8，固液比為1∶1，常溫球磨48小時；c、將已磨好的濕料用真空干燥機回收酒精后，再用蒸氣干燥箱烘干；
d、將已干燥過粉料，加白臘粘結(jié)粒狀，60～100目過篩；e、將上述粒狀料放入鋼模中，加壓60～100MPa/cm2壓制成型；f、將上述加壓成型的壓制品放入真空爐內(nèi)燒結(jié)，爐內(nèi)溫度控制在1400～1500℃，保溫2～4小時；g、將已燒結(jié)的產(chǎn)品表面研磨加工，檢驗合格后入庫。
所述的碳化鈦粉，市售，灰黑陶瓷粉末，粒度小于4μm，化學(xué)式為TiC是以碳化鈦為主晶相的立方晶格，熔點3160℃，彈性模量為322Gpa，是輕質(zhì)硬質(zhì)合金的主要材料，耐磨性、抗熱震性好、化學(xué)性能穩(wěn)定。
鎳粉，市售，為鐵灰色不規(guī)則粉末，含Nj99.5％以上，粉末粒度15μm。
碳化鎢粉，市售，為灰黑色無規(guī)則粉末，化學(xué)式WC含量99.7％粉末粒度200目過篩。
鈦粉，市售，為深灰色無定型粉末，化學(xué)式Ti含量大于99.2％粉末粒度200目過篩，熔點1668℃，屬無磁性金屬。
本發(fā)明的組成配方中，碳化鈦為總含量的80～90％，碳化鎢的含量為總含量的3～5％，由于碳化鈦在合金中占主導(dǎo)地位，而且碳化鎢在高溫?zé)Y(jié)中，能熔融在碳化鈦中，熔解度很大，形成TiC-WC固熔體，鎳粉和鈦粉參雜其中提高耐腐蝕、耐高溫、耐延展等特點，形成以碳化鈦為主晶格相的陶瓷立方晶格，產(chǎn)生優(yōu)良的抗高溫、耐磨、耐腐蝕性能。
采用上述的組份和工藝方法試制的密封環(huán)的有益效果是，與原來采用高含量的碳化鎢原料生產(chǎn)硬質(zhì)合金密封環(huán)相比較，體積密度從14.5g/cm4減到6.855g/cm3g，硬度從HRA88提高到HRA90.5，抗彎強度從1470MPa提高到1750MPa，達到節(jié)省成本40％，提高了耐磨性和抗酸堿性能，延長使用壽命30％以上。
具體實施例方式
實施例1輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)的成份組成為碳化鈦粉85％重量，鎳粉8％重量，碳化鎢粉4％重量，鈦粉3％重量。
工藝步驟簡述將上述各種成份按重量比例稱重混合均勻；放入球磨機中濕磨，球料之比為3∶8，固液之比為1∶1，進行常溫球磨48小時；將已球磨好的濕料用真空干燥機回收酒精后，再用蒸汽干燥箱烘干；將已干燥過的粉料加白臘粘結(jié)成粒狀，60～100目過篩；將上述粒狀料放入鋼模中施壓60～100MPa/cm2壓制成型；將上述加壓成型制品放入真空爐內(nèi)燒結(jié)，爐內(nèi)溫度控制1400～1500℃，保溫2～4小時；將已燒結(jié)成型的產(chǎn)品表面研磨加工，檢驗合格后入庫。
產(chǎn)品性能測試將上述試制品以抽樣方式抽樣送上海硅酸鹽研究所測試檢測結(jié)果如下體積密度6.87克/厘米3，硬度HRA90.3，抗彎強度1750MPa。
實施例2輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)的成份組成為碳化鈦粉90％重量，鎳粉5％重量，碳化鎢粉3％重量，鈦粉2％重量。
工藝步驟簡述將上述各種成份按重量比例稱重混合均勻；放入球磨機中濕磨，球料之比為3∶8，固液之比為1∶1，進行常溫球磨48小時；將已球磨好的濕料用真空干燥機回收酒精后，再用蒸汽干燥箱烘干；將已干燥過的粉料加白臘粘結(jié)成粒狀，60～100目過篩；將上述粒狀料放入鋼模中施壓60～100MPa/cm3壓制成型；將上述加壓成型制品放入真空爐內(nèi)燒結(jié)，爐內(nèi)溫度控制1400～1500℃，保溫2～4小時；將已燒結(jié)成型的產(chǎn)品表面研磨加工，檢驗合格后入庫。
產(chǎn)品性能測試將上述試制品以抽樣方式抽樣送上海硅酸鹽研究所測試檢測結(jié)果如下體積密度6.85克/厘米3，硬度HRA90.1，抗彎強度1680MPa。
實施例3輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)的成份組成為碳化鈦粉80％重量，鎳粉10％重量，碳化鎢粉5％重量，鈦粉5％重量。
工藝步驟簡述將上述各種成份按重量比例稱重混合均勻；放入球磨機中濕磨球料之比為3∶8，固液之比為1∶1，進行常溫球磨48小時；將已球磨好的濕料用真空干燥機回收酒精后，再用蒸汽干燥箱烘干；將已干燥過的粉料加白臘粘結(jié)成粒狀，60～100目過篩；將上述粒狀料放入鋼模中施壓60～100MPa/cm2壓制成型；將上述加壓成型制品放入真空爐內(nèi)燒結(jié)，爐內(nèi)溫度控制1400～1500℃，保溫2～4小時；將已燒結(jié)成型的產(chǎn)品表面研磨加工，檢驗合格后入庫。
產(chǎn)品性能測試將上述試制品以抽樣方式抽樣送上海硅酸鹽研究所測試檢測結(jié)果如下體積密度6.88克/厘米3，硬度HRA90.5，抗彎強度1700MPa。
權(quán)利要求
1.輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，其特征是密封材料由碳化鈦、鎳、碳化鎢和鈦組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，其特征是其組成含量碳化鈦粉為80～90％重量，鎳粉為5～10％重量，碳化鎢粉為3～5％重量，鈦粉為2～5％重量。
3.輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)的制造方法，其特征在于包括以下步驟a、將碳化鈦、鎳粉、碳化鎢粉和鈦粉按重量比例混合均勻；b、將上述已混合均勻混合物放入球磨機中濕磨，球料比為3∶8，固液比為1∶1，常溫球磨48小時；c、將已磨好的濕料用真空干燥機回收酒精后，再用蒸氣干燥箱烘干；d、將已干燥過粉料，加白臘粘結(jié)粒狀，60～100目過篩；e、將上述粒狀料放入鋼模中，加壓60～100MPa/cm2壓制成型；f、將上述加壓成型的壓制品放入真空爐內(nèi)燒結(jié)，爐內(nèi)溫度控制在1400～1500℃，保溫2～4小時；g、將已燒結(jié)的產(chǎn)品表面研磨加工，檢驗合格后入庫
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，其特征是密封環(huán)的組成含量碳化鈦粉85％重量，鎳粉8％重量，碳化鎢粉4％重量，鈦粉3％重量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，其特征是密封環(huán)組成含量碳化鈦粉90％重量，鎳粉5％重量，碳化鎢粉3％重量，鈦粉2％重量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，其特征是密封環(huán)組成含量碳化鈦粉80％重量，鎳粉10％重量，碳化鎢粉5％重量，鈦粉5％重量。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，其特征是密封環(huán)的體積密度為6.85～6.88g/cm3，硬度為90.1～90.5HRA，抗彎曲強度為1680～1750MPa。
全文摘要
輕質(zhì)硬質(zhì)合金密封環(huán)，密封材料由碳化鈦、鎳、碳化鎢和鈦組成，其組成含量碳化鈦粉為80～90％重量，鎳粉為5～10％重量，碳化鎢粉為3～5％重量，鈦粉為2～5％重量。由于碳化鈦在合金中占主導(dǎo)地位，而且碳化鎢在高溫?zé)Y(jié)中，能熔融在碳化鈦中，熔解度很大，形成TiC－WC固熔體，鎳粉和鈦粉參雜其中提高耐腐蝕、耐高溫、耐延展等特點，形成以碳化鈦為主晶格相的陶瓷立方晶格，產(chǎn)生優(yōu)良的抗高溫、耐磨、耐腐蝕性能。本發(fā)明的有益效果是與原來采用高含量的碳化鎢原料生產(chǎn)硬質(zhì)合金密封環(huán)相比較，體積密度從14.5g/cm
文檔編號B22F5/00GK101021268SQ200610155270
公開日2007年8月22日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者李友寶, 勵永平, 勵才勛 申請人:寧波東聯(lián)密封件有限公司