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      低粘結劑的耐磨的硬質金屬的制作方法

      文檔序號:8435214閱讀:392來源:國知局
      低粘結劑的耐磨的硬質金屬的制作方法
      【技術領域】 [0001] 和工業(yè)實用性
      [0002] 本公開內容涉及一種具有低粘結劑含量但具有高M〇2C含量的WC基材料,所述材 料表現出高硬度和低摩擦系數。

      【發(fā)明內容】

      [0003] 在一個實施方案中,低粘結劑的耐磨材料按重量百分比計包含:約15%-約20% 的碳化鉬,約〇. 9% -約3%的鈷、鎳或鈷與鎳的組合的合金,約0% -約0. 1 %的碳化鉻,和 余量的碳化鎢。這種新型材料具有高的耐磨性和耐腐蝕性。
      [0004] 在另一個實施方案中,低粘結劑的耐磨材料包含20%的碳化鉬和1. 8%的鈷。
      [0005] 在又一個實施方案中,低粘結劑的耐磨材料包含0. 1%的碳化鉻。
      [0006] 根據關于附圖的優(yōu)選實施方案的以下的發(fā)明詳述,本發(fā)明的這些和其它的目的、 特征、方面、優(yōu)點將變得更加明顯,在所述附圖中:
      【附圖說明】
      [0007] 圖1是所測試的兩種無粘結劑變體的耐磨性圖。
      [0008] 圖2A示例表2的樣品15/0. 9的孔隙率。
      [0009] 圖2B示例表2的樣品15/1. 8的孔隙率。
      [0010] 圖2C示例表2的樣品20/0. 9的孔隙率。
      [0011] 圖2D示例表2的樣品20/1. 8的孔隙率。
      [0012] 圖3A-3E是表2的樣品15/0. 9中存在的顯微結構的電子顯微鏡圖像以及EDX圖。
      [0013] 圖4A-4E是表2的樣品20/1. 8中存在的顯微結構的電子顯微鏡圖像以及EDX圖。
      [0014] 圖5是兩種無粘結劑變體和樣品15/0. 9、20/0. 9、15/1. 8和20/1. 8的耐磨性圖。
      [0015] 圖6示例具有Cr3C2的15/0. 9變體的孔隙率。
      [0016] 圖7A-7E是沒有Cr3C2的樣品15/0. 9中存在的顯微結構的電子顯微鏡圖像以及 EDX圖。
      [0017] 圖8是所測試的兩種變體的耐磨性圖。
      [0018] 圖9是三種變體和等級20/1. 8 2之間的HV30圖。
      [0019] 圖10是三種變體和等級20/1. 8 2之間的KIC圖。
      [0020] 圖11A示例樣品19. 87/2. 4的孔隙率。
      [0021] 圖11B示例樣品19. 75/3的孔隙率。
      [0022] 圖11C示例樣品20/1. 8WC020的孔隙率。
      [0023] 圖12是表8的變體的耐磨性圖。
      [0024] 發(fā)明詳述
      [0025] 在本文中,無粘結劑碳化鎢被定義為一種不具有任何金屬相例如鈷、鐵或鎳的碳 化鎢。由于沒有任何金屬相,其因此顯示出優(yōu)異的高的抗氧化性和高的抗腐蝕性,以及高硬 度和高導熱性。其也可以承受比常規(guī)硬質合金高得多的溫度。然而,由于沒有任何低熔點 相,因此致密的無粘結劑碳化鎢的燒結是很困難的。具有低金屬相的碳化鎢可以用于制造 泵設備、用于鉆削復合材料的工具、拉絲模、耐磨墊、密封環(huán),以及許多利用硬質材料的其它 應用。
      [0026] 因此,本發(fā)明的一個目的是提供一種組合物,該組合物提供了硬度(與孔隙率相 關)、斷裂韌性、耐磨性和壓制壓力之間的良好平衡。
      [0027] 本發(fā)明的一個實施方案是一種低粘結劑的耐磨材料,其按原料的重量百分比計包 含:約15% -約20%的以元素或化合物形式添加的碳化鉬,約0. 9% -約3%的鈷、鎳或鈷 與鎳的組合的合金,約〇% -約〇. 1 %的碳化鉻,和余量的碳化鎢。任選地,該低粘結劑的耐 磨材料可包含例如碳化鈦和/或碳化鈦鎢的材料。
      [0028] 本發(fā)明的另一個實施方案是一種低粘結的耐磨材料,其按原料的重量百分比計包 含:約20%的以元素或化合物形式添加的鉬,約1. 8%的鈷的合金,約0% -約0. 1 %的碳化 鉻,和余量的碳化鎢。任選地,該低粘結劑的耐磨材料可包含例如碳化鈦和/或碳化鈦鎢的 材料。
      [0029] 本發(fā)明的另一個實施方案是一種低粘結劑的耐磨材料,其按原料重量百分比計包 含:約20%的以元素或化合物形式添加的鉬,約1. 8%的鎳的合金,約0% -約0. 1 %的碳化 鉻,和余量的碳化鎢。任選地,該低粘結劑的耐磨材料可包含例如碳化鈦和/或碳化鈦鎢的 材料。
      [0030] 本發(fā)明的另一個實施方案是一種低粘結劑的耐磨材料,其按原料重量百分比計包 含:約20%的以元素或化合物形式添加的鉬,約1.8%的鎳的合金,約0. 1%的碳化鉻,和余 量的碳化鎢。任選地,該低粘結劑的耐磨材料可包含例如碳化鈦和/或碳化鈦鎢的材料。
      [0031] 另一個實施方案包括一種制備低粘結劑的耐磨材料的方法,該方法包括如下的步 驟:提供約15 % -約20 %的以元素或化合物形式添加的碳化鉬,提供約0. 9 % -約3 %的鈷、 鎳或鈷與鎳的組合的合金,提供約〇% -約〇. 1 %的碳化鉻,提供余量的碳化鎢,從而形成粉 末混合物(powderblend),研磨該粉末混合物,干燥該粉末混合物,篩分該粉末混合物;壓 制該粉末混合物,并在氬氣氣氛中在約50巴的壓力下在約1450°C的溫度下燒結該粉末混 合物。
      [0032] 上述方法的另一個實施方案包括提供碳化鈦的附加步驟。
      [0033] 上述方法的另一個實施方案包括提供碳化鈦鎢的附加步驟。
      [0034] 上述方法的另一個實施方案包括提供約20%的鉬和約1. 8%的鈷的附加步驟。
      [0035] 上述方法的另一個實施方案包括提供約20%的鉬和約1. 8%的鎳的附加步驟。
      [0036] 上述方法的另一實施方案包括提供約0. 1%的碳化鉻的附加步驟。
      [0037] 具有低摩擦性和良好導熱性的耐磨等級被用于圓角工具和密封環(huán)的應用領域。根 據一個實施方案,Mo2C變體的組成示于表1中。
      [0038]表1
      【主權項】
      1. 一種低粘結劑的耐磨材料,所述耐磨材料按原料重量百分比計包含:約15% -約 20%的以元素或化合物形式添加的碳化鉬;約0. 9% -約3%的鈷、鎳或鈷與鎳的組合的合 金;約0% -約0. 1 %的碳化鉻,和余量的碳化鎢。
      2. 根據權利要求1所述的低粘結劑的耐磨材料,所述耐磨材料還包含碳化鈦。
      3. 根據權利要求1所述的低粘結劑的耐磨材料,所述耐磨材料還包含碳化鈦鎢。
      4. 根據權利要求1所述的低粘結劑的耐磨材料,所述耐磨材料包含約20%的鉬和約 1.8 %的鈷。
      5. 根據權利要求1所述的低粘結劑的耐磨材料,所述耐磨材料包含約20%的鉬和約 1. 8%的鎳。
      6. 根據權利要求1所述的低粘結劑的耐磨材料,所述耐磨材料包含0%的碳化鉻。
      7. 根據權利要求1所述的低粘結劑的磨材料,所述耐磨材料包含約0. 1 %的碳化鉻。
      8. 包含根據權利要求1所述的低粘結劑的耐磨材料的密封環(huán)、耐磨墊、拉絲模或復合 鉆削應用。
      9.一種制備低粘結劑的耐磨材料的方法,所述方法包括如下的步驟:提供約15%-約 20%的以元素或化合物形式添加的碳化鉬,提供約0. 9-約3%的鈷、鎳或鈷與鎳的組合的 合金,提供約〇% -約〇. 1 %的碳化鉻,提供余量的碳化鎢,以形成粉末混合物; 研磨所述粉末混合物; 干燥所述粉末混合物; 篩分所述粉末混合物; 壓制所述粉末混合物;和 在氬氣氣氛中在約50巴的壓力下在從約1450°C的溫度下燒結所述粉末混合物。
      10. 根據權利要求9所述的方法,所述方法還包括提供碳化鈦的步驟。
      11. 根據權利要求9所述的方法,所述方法還包括提供碳化鈦鎢的步驟。
      12. 根據權利要求9所述的方法,所述方法還包括提供約20%的鉬和約1. 8%的鈷的步 驟。
      13. 根據權利要求9所述的方法,所述方法還包括提供約20 %的鉬和約1. 8 %的鎳的步 驟。
      14. 根據權利要求9所述的方法,所述方法還包括提供約0. 1 %的碳化鉻的步驟。
      【專利摘要】本發(fā)明是一種低粘結劑的耐磨材料,其按原料的重量百分比計包含:15%-20%的以元素或化合物形式添加的碳化鉬,0.9%-3%的鈷、鎳或鈷與鎳的組合的合金,0%-0.1%的碳化鉻,以及任選的碳化鈦或碳化鈦鎢,和余量的碳化鎢。
      【IPC分類】C04B35-56, C04B35-645, C22C29-08
      【公開號】CN104755446
      【申請?zhí)枴緾N201380052263
      【發(fā)明人】亞歷山大·希爾施, 安娜貝爾·梅揚, 斯特凡·埃德呂德, 馬里昂·富馬羅利, 亞爾瓦·耶哈德松
      【申請人】山特維克知識產權股份有限公司
      【公開日】2015年7月1日
      【申請日】2013年10月9日
      【公告號】EP2906515A2, US20150259590, WO2014057358A2, WO2014057358A3, WO2014057358A8
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