一種耐磨板用TiC-Ni-Mo硬質(zhì)合金材料及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混凝土輸送泵的耐磨板（眼鏡板）、S管閥和耐磨環(huán)用TiC-Ni-Mo硬質(zhì)合金材料及制作方法。原料采用碳化鈦，鎳粉，鉬粉，WC，TaC，稀土六種原料；通過濕法球磨制粉，摻膠制粒，壓制成型燒結(jié)等步驟獲得的TiC-Ni-Mo硬質(zhì)合金材料，它是專門用于制作混凝土輸送泵耐磨板（眼鏡板）、S管閥及耐磨環(huán)。本發(fā)明采用碳化鈦為硬質(zhì)相，鎳和鉬為粘結(jié)相，同時(shí)添加適量微量元素和碳粉等調(diào)節(jié)材料綜合物理性能；由于本發(fā)明采用TiC作為硬質(zhì)相，其硬度高、密度輕，與碳化鎢基含鐵硬質(zhì)合金相比，該材料具有耐磨性好、密度低、耐腐蝕、性價(jià)比高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種耐磨板用TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐磨板用TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料及制作方法；特別是涉及一種混凝土輸送泵的耐磨板(眼鏡板)、S管閥和耐磨環(huán)用TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用于混凝土泵用耐磨板的耐磨材料要求具有耐沖擊，耐磨損，高強(qiáng)度，耐腐蝕等優(yōu)良的物理性能和機(jī)械性能。目前市場上使用的材料主要為WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金。
[0003]WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金，這類硬質(zhì)合金采用WC為硬質(zhì)相，一方面WC是一種價(jià)格昂貴的金屬碳化物，價(jià)格基本在30萬元/噸左右，是TiC價(jià)格的3倍，這樣也就使WC類硬質(zhì)合金價(jià)格始終居高不下，進(jìn)而造成耐磨板價(jià)格始終較高；另一方面，WC具有密度高的特點(diǎn)，同時(shí)WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金中Fe含量較高，由于Fe耐腐蝕性較差，影響了耐磨板的使用壽命。故現(xiàn)有的WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金材料不能滿足建筑制造行業(yè)的輸送泵耐磨板(眼鏡板)、S管閥和耐磨環(huán)技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)和不足，提供一種密度低、耐磨性好、使用壽命長的耐磨板用TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料及制作方法；該TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料專門用于制作混凝土輸送泵耐磨板(眼鏡板)、S管閥及耐磨環(huán)，從而大大提高耐磨性和使用壽命。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種耐磨板TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料的制作方法，其特征在于所述的TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料按以下原料的重量配比配料和步驟完成:
所述的各原料的重量配比(重量％)為:
碳化鈦55%~60%， 鎳粉28%~36%，
鑰粉 8% ~9%，WC 0.6% "1.6%,
TaC 0.6%~1.6%，稀土 0.6%~1.6%;
上述各組份兩端點(diǎn)之間任意取值；各組份百分含量之和為100%計(jì)；上述原料混合料的配碳點(diǎn)為10.26%~11.45% ；
上述碳化鈦、鎳粉和鑰粉三種原料的化學(xué)成份如下:
碳化鈦:TiC%>99%, C%>19%, 0%〈0.5%, Fsss:≤ 2.0 μ m ;
鎳粉:Ni+ Co ≤ 99.5%, Co ( 0.10%, Fsss:≤ 2.0 μ m ;
鑰粉:Μο ≤ 99.8%, Fsss:≤ 2.0 μ m ;
所述的各步驟為:
(I)、濕法球磨制粉，將上述重量配比的原料投入球磨機(jī)內(nèi)，選定原料:研磨球:無水酒精=1:7.5:0.45 ;其中，研磨球直徑為5.0~8.0mm，球磨時(shí)間為72小時(shí)，然后用80目篩網(wǎng)去除碎球和臟化物；之后在蒸汽干燥柜內(nèi)進(jìn)行干燥，溫度控制在100°C以下，使酒精充分去除后進(jìn)行200目篩網(wǎng)的過篩，獲得混合料粉末；(2)、摻膠制粒，將上述混合料粉末與成型劑置于螺旋攪拌器進(jìn)行充分混合，之后在蒸汽干燥柜內(nèi)進(jìn)行干燥，溫度控制在100°C以下，將成型劑內(nèi)的汽油溶劑充分蒸發(fā)后，進(jìn)行40-60目的擦篩制粒，獲得符合壓制成型要求的摻膠混合料；
所述的成型劑分為橡膠成型劑或石蠟成型劑:橡膠成型劑為汽油溶解順丁橡膠制成，濃度為10%~12%，灰分小于0.03% ;石蠟成型劑為汽油溶解石蠟制成，濃度為18%~28%，灰分小于0.03% ;采用橡膠成型劑與上述混合料粉末在螺旋攪拌器進(jìn)行混合時(shí)，按90ml/kg~95ml/kg重量配比進(jìn)行混合；或采用石蠟成型劑與上述混合料粉末在螺旋攪拌器進(jìn)行混合時(shí),按85ml/kg~90 ml/kg重量配比進(jìn)行混合；
(3)、壓制成型，將上述摻膠混合料裝于成型模具內(nèi)而后置于壓力機(jī)中壓制成型，成型壓力機(jī)采用液壓式或機(jī)械式壓力機(jī)，單位壓制壓力控制在1.1.4噸/cm2 ；
(4)、燒結(jié):燒結(jié)過程分為成型劑脫除和燒結(jié)兩個(gè)階段:整個(gè)燒結(jié)過程，升溫速度控制為5~8°C /分鐘；成型劑脫除階段溫度為280°C~580°C，在溫度為280°C、450°C和580°C三段進(jìn)行保溫，即各段保溫時(shí)間為60-120分鐘不等，根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定；燒結(jié)階段，成型劑脫除三段保溫之后繼續(xù)升溫，在溫度為800°C、110(TC和1350°C三段再進(jìn)行保溫，SP各段保溫時(shí)間為30-90分鐘不等，根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定，之后，升溫到燒結(jié)溫度為1380°C~1400°C，保溫時(shí)間為40-60分鐘，即根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定，整個(gè)燒結(jié)階段時(shí)間為7~12個(gè)小時(shí)；即得到HRA > 84，抗彎強(qiáng)度> 2400MPa的硬質(zhì)合金材料；通過上述方法獲得的TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料，是專門用于制作混凝土輸送泵耐磨板(眼鏡板)、S管閥及耐磨環(huán)。
[0006]本發(fā)明采用碳化鈦為硬質(zhì)相，鎳和鑰為粘結(jié)相，同時(shí)添加適量微量元素和碳粉等調(diào)節(jié)材料綜合物理性能；碳化鈦是具有高硬度、高熔點(diǎn)、耐磨損特點(diǎn)的難熔金屬碳化物，碳化鈦是制作硬質(zhì)合金的理想材料。粘結(jié)相采用一定配比的鎳和鑰，鎳中添加鑰，使材料燒結(jié)時(shí)形成Mo2C,并在TiC晶粒上形成不平衡的TiC-Mo2C固溶體，得到一種環(huán)形結(jié)構(gòu)晶粒。這種晶粒外殼鑰含量高、鈦含量低，內(nèi)部缺鑰或低鑰高鈦。由于金屬鎳對TiC-Mo2C相的潤濕性較好，避免了鎳和TiC直接接觸，從而使合金具有理想的密度和較好的物理性能。WC,TaC或稀土等微量元素的加入，以及配碳點(diǎn)的控制，可明顯提高合金的抗彎強(qiáng)度和耐磨性。
[0007]現(xiàn)有市場上使用的材料主要為WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金；而呢的密度是TiC密度的3倍，WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金密度是本發(fā)明TiC-N1-Mo材質(zhì)硬質(zhì)合金密度的2倍，因此，制作同樣一塊耐磨板，使用本發(fā)明TiC-N1-Mo材質(zhì)硬質(zhì)合金所用材料是使用WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金所用材料的50%，從而節(jié)約了大量材料，經(jīng)濟(jì)效果十分明顯。同吋，WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金中Fe含量較高，由于Fe耐腐蝕性較差，影響了耐磨板的使用壽命。而本發(fā)明只有Ni為金屬單質(zhì)，其他均為穩(wěn)定的碳化物，Ni金屬本身就是優(yōu)質(zhì)的耐腐蝕材料，因此本發(fā)明TiC-N1-Mo材質(zhì)硬質(zhì)合金耐腐蝕性十分突出。
[0008]本發(fā)明TiC-N1-Mo材質(zhì)硬質(zhì)合金比WC-Fe-N1-Co類硬質(zhì)合金具有更優(yōu)異的的硬度和耐磨性，由于本發(fā)明采用TiC作為硬質(zhì)相，其硬度比WC更高，其次，N1-Mo粘結(jié)相也比Fe-N1-Co粘結(jié)相在強(qiáng)度和耐磨性上優(yōu)異很多，從而使本發(fā)明產(chǎn)品在相同使用環(huán)境下具有更長的壽命。
[0009]綜上所述，本發(fā)明的TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料是一種采用碳化鈦為硬質(zhì)相的硬質(zhì)合金，與碳化鎢基含鐵硬質(zhì)合金相比，該材料具有耐磨性好、密度低、耐腐蝕、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種耐磨板用TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料的制作方法，
其特征在于所述的TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料按以下原料的重量配比配料和步驟完成: 所述的各原料的重量配比(重量％)為:
碳化鈦55%~60%， 鎳粉28%~36%，
鑰粉 8% ~9%，WC 0.6% "1.6%,
TaC 0.6%~1.6%,稀土 0.6%~1.6% ；
上述各組份兩端點(diǎn)之間任意取值；各組份百分含量之和為100%計(jì)；上述原料混合料的配碳點(diǎn)為10.26%~11.45% ；
上述碳化鈦、鎳粉和鑰粉三種原料的化學(xué)成份如下:
碳化鈦:TaC%>99%, C%>19%, 0%〈0.5%, Fsss:≤ 2.0 μ m ;
鎳粉:Ni+ Co ≥ 99.5%, Co ≤0.10%, Fsss:≤ 2.0 μ m ;
鑰粉:Μο ≥99.8%, Fsss:≤ 2.0 μ m ;
所述的各步驟為:
(1)、濕法球磨制粉，將上述重量配比的原料投入球磨機(jī)內(nèi)，選定原料:研磨球:無水酒精=1:7.5:0.45 ;其中，研磨球直徑為5.0~8.0mm，球磨時(shí)間為72小時(shí)，然后用80目篩網(wǎng)去除碎球和臟化物；之后在蒸汽干燥柜內(nèi)進(jìn)行干燥，溫度控制在100°C以下，使酒精充分去除后進(jìn)行200目篩網(wǎng)的過篩，獲得混合料粉末；
(2)、摻膠制粒，將上述混合料粉末與成型劑置于螺旋攪拌器進(jìn)行充分混合，之后在蒸汽干燥柜內(nèi)進(jìn)行干燥，溫度控制在100°C以下，將成型劑內(nèi)的汽油溶劑充分蒸發(fā)后，進(jìn)行40-60目的擦篩制粒，獲得符合壓制成型要求的摻膠混合料；
所述的成型劑分為橡膠成型劑或石蠟成型劑:橡膠成型劑為汽油溶解順丁橡膠制成，濃度為10%~12%，灰分小于0.03% ;石蠟成型劑為汽油溶解石蠟制成，濃度為18%~28%，灰分小于0.03% ；
采用橡膠成型劑與上述混合料粉末在螺旋攪拌器進(jìn)行混合時(shí)，按90ml/kg~95 ml/kg重量配比進(jìn)行混合；
或采用石臘成型劑與上述混合料粉末在螺旋攪拌器進(jìn)行混合時(shí)，按85ml/kg~90 ml/kg重量配比進(jìn)行混合；
(3)、壓制成型，將上述摻膠混合料裝于成型模具內(nèi)而后置于壓力機(jī)中壓制成型，成型壓力機(jī)采用液壓式或機(jī)械式壓力機(jī)，單位壓制壓力控制在1.1-1.4噸/cm2 ；
(4)、燒結(jié)，燒結(jié)過程分為成型劑脫除和燒結(jié)兩個(gè)階段:整個(gè)燒結(jié)過程，升溫速度控制為5~8°C /分鐘；成型劑脫除階段溫度為280°C~580°C，在溫度為280°C、450°C和580°C三段進(jìn)行保溫，即各段保溫時(shí)間為60-120分鐘不等，根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定；燒結(jié)階段，成型劑脫除三段保溫之后繼續(xù)升溫，在溫度為800°C、110(TC和1350°C三段再進(jìn)行保溫，即各段保溫時(shí)間為30-90分鐘不等，根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定，之后，升溫到燒結(jié)溫度為1380°C~1400°C，保溫時(shí)間為40-60分鐘，即根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定，整個(gè)燒結(jié)階段時(shí)間為7~12個(gè)小時(shí)；即得到HRA > 84，抗彎強(qiáng)度> 2400MPa的硬質(zhì)合金材料。[0011]通過上述方法獲得的TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料，它是專門用于制作混凝土輸送泵耐磨板(眼鏡板)、S管閥及耐磨環(huán)。
[0012]本發(fā)明的TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料是一種采用碳化鈦為硬質(zhì)相的硬質(zhì)合金，與碳化鎢基含鐵硬質(zhì)合金相比，該材料具有耐磨性好、密度低、耐腐蝕、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]配方實(shí)例
例 1、碳化鈦57.4%,鎳粉 32.4%，鑰粉 8.1%，WC 0.7%, TaC 0.7%,稀土 0.7% ; 例 2、碳化鈦55%，鎳粉 33.8?,鑰粉 8.4?, WC 0.916 %, TaC 0.916 %，稀土 0.916% ； 例 3、碳化鈦56.5%,鎳粉 32.4%，鑰粉 8.1%，WC 1%, TaC 1%， 稀土 1%;
例 4、碳化鈦 55.2%,鎳粉 32.%，鑰粉 8%， WC 1.6%, TaC 1.6%, 稀土 1.6% ; 例 5、碳化鈦59%,鎳粉 29.%，鑰粉 9%， WC 1.%, TaC 1.%， 稀土 1.%
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨板用TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料的制作方法， 其特征在于所述的TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料按以下原料的重量配比配料和步驟完成: 所述的各原料的重量配比(重量％)為: 碳化鈦55%~60%， 鎳粉28%~36%， 鑰粉 8% ~9%，WC 0.6% "1.6%, TaC 0.6%~1.6%,稀土 0.6%~1.6% ； 各組份百分含量之和為100%計(jì)； 上述原料混合料的配碳點(diǎn)為10.26%~11.45% ； 所述的各步驟為: (1)、濕法球磨制粉，將上述重量配比的原料投入球磨機(jī)內(nèi)，選定原料:研磨球:無水酒精=1:7.5:0.45 ;其中，研磨球直徑為5.0~8.0mm，球磨時(shí)間為72小時(shí)，然后用80目篩網(wǎng)去除碎球和臟化物；之后在蒸汽干燥柜內(nèi)進(jìn)行干燥，溫度控制在100°C以下，使酒精充分去除后進(jìn)行200目篩網(wǎng)的過篩，獲得混合料粉末； (2)、摻膠制粒，將上述混合料粉末與成型劑置于螺旋攪拌器進(jìn)行充分混合，之后在蒸汽干燥柜內(nèi)進(jìn)行干燥，溫度控制在100°C以下，將成型劑內(nèi)的汽油溶劑充分蒸發(fā)后，進(jìn)行40-60目的擦篩制粒，獲得符合壓制成型要求的摻膠混合料； 所述的成型劑分為橡膠成型劑或石蠟成型劑:橡膠成型劑為汽油溶解順丁橡膠制成，濃度為10%~12%，灰分小于0.03% ;石蠟成型劑為汽油溶解石蠟制成，濃度為18%~28%，灰分小于0.03% ； 采用橡膠成型劑與上述混合料粉末在螺旋攪拌器進(jìn)行混合時(shí)，按90ml/kg~95 ml/kg重量配比進(jìn)行混合； 或采用石臘成型劑與上述混合料粉末在螺旋攪拌器進(jìn)行混合時(shí)，按85ml/kg~90 ml/kg重量配比進(jìn)行混合； (3)、壓制成型，將上述摻膠混合料裝于成型模具內(nèi)而后置于壓力機(jī)中壓制成型，成型壓力機(jī)采用液壓式或機(jī)械式壓力機(jī)，單位壓制壓力控制在1.1-1.4噸/cm2 ； (4)、燒結(jié):燒結(jié)過程分為成型劑脫除和燒結(jié)兩個(gè)階段: 整個(gè)燒結(jié)過程，升溫速度控制為5l°C /分鐘； 成型劑脫除階段溫度為280°C~580°C，在溫度為280°C、450°C和580°C三段進(jìn)行保溫，即各段保溫時(shí)間為60-120分鐘不等，根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定； 燒結(jié)階段，成型劑脫除三段保溫之后繼續(xù)升溫，在溫度為800°C、110(TC和1350°C三段再進(jìn)行保溫，即各段保溫時(shí)間為30-90分鐘不等，根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定，之后，升溫到燒結(jié)溫度為1380°C~1400°C，保溫時(shí)間為40-60分鐘，即根據(jù)產(chǎn)品大小有所不同而定，整個(gè)燒結(jié)階段時(shí)間為7~12個(gè)小時(shí)；即得到HRA > 84，抗彎強(qiáng)度> 2400MPa的硬質(zhì)合金材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法制作的一種耐磨板用TiC-N1-Mo硬質(zhì)合金材料。
【文檔編號】C22C29/10GK103468995SQ201310447562
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】毛國瑞 申請人:株洲市振湘實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司