、镍、铁中的至少一种形成； 所述含氮母合金粘结相由质量分数为5%?50%的多元复合碳氮化物和质量分数为50%?95%的粘结相金属组成，所述多元复合碳氮化物为碳氮化铬基固溶体(Cry, Ml1 y)2(Cx, N1 J、碳氮化钒基固溶体(Vy, M21 y) (Cx, N1 J、碳氮化钛基固溶体(Tiy, M31 y)(Cx, N1 x)中的至少一种，粘结相金属为钴、镍、铁中的至少一种； 或所述含氮母合金粘结相由质量分数为5%?49.9%的多元复合碳氮化物、质量分数为50%?90%的粘结相金属和质量分数0.1%?5%的添加剂组成，所述多元复合碳氮化物为碳氮化铬基固溶体(Cry，Ml1 y)2(Cx, N1 J、碳氮化钒基固溶体(Vy，M2! y) (Cx, N1 J、碳氮化钛基固溶体(Tip11 y) (Cx, N1 x)中的至少一种，粘结相金属为钴、镍、铁中的至少一种，添加剂为WC、TiC, TaC, NbC中的至少一种； 所述(CryMl1 y)2(Cx, N1 x)中，Ml为钒、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种，0.1彡x彡0.9，0.5 < y彡0.95 ;所述(Vy，IC1 y) (Cx, N1 x)中，M2为铬、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种，0.1 ^ 0.9,0.5 < 0.95 ;所述(Tiy，11 y) (Cx, N1 x)中，M3 为钒、铬、钼、钽、铌、锆中的至少一种，0.1彡X彡0.9，0.5 < y彡0.95。2.根据权利要求1所述基于含氮母合金粘结相的硬质合金，其特征在于所述含氮母合金粘结相的结构是以粘结相金属为溶剂、以多元复合碳氮化物为溶质的固溶相，或结构是以粘结相金属为溶剂、以多元复合碳氮化物为溶质的固溶相与多元复合碳氮化物组成的复合相，或结构是以粘结相金属为溶剂、以多元复合碳氮化物和添加剂为溶质的固溶相，或结构是以粘结相金属为溶剂、以多元复合碳氮化物和添加剂为溶质的固溶相与多元复合碳氮化物、添加剂组成的复合相。3.权利要求1或2所述基于含氮母合金粘结相的硬质合金的制备方法，其特征在于工艺步骤如下: (I)含氮母合金粘结相粉体的制备 ①配料 原料为钴粉、镍粉、铁粉、钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种，(Cry, Ml1 y)2(Cx, N1 J 粉、(Vy, M2! y) (Cx, N1 x)粉、(Tiy, MS1 y) (Cx, N1 J 粉、(Cry, Ml1 y)2(Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源、(Vy, IVK1 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy, IVB1 y)(cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种； 或原料为钴粉、镍粉、铁粉、钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种，(Cry, Ml1 y)2(Cx, N1 J 粉、(Vy, M2! y) (Cx, N1 x)粉、(Tiy, MS1 y) (Cx, N1 J 粉、(Cry, Ml1 y)2(Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源、(Vy, IVK1 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy, IVB1 y)(Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种，WC粉、TiC粉、TaC粉、NbC粉中的至少一种； 所述(Cry，Ml1 y)2(Cx, N1 x)中，组元Ml为银、钛、钼、钽、银、锆中的至少一种，0.1 ^ 0.9,0.5 <y^0.95 ;所述(VylIC1 y) (Cx, N1 x)中，组元 M2 为铬、钛、钼、钽、铌、锆中的至少一种，0.1 彡 X 彡 0.9,0.5 < y ^ 0.95 ;所述(Tiy, MS1 y) (Cx, N1 x)中，M3 为钒、络、钼、钽、铌、锆中的至少一种，0.1 ^ 0.9,0.5 < 0.95 ； 按照权利要求1或2所述硬质合金中含氮母合金粘结相的组分及各组分的质量分数计量各种原料； ②混料和干燥 将各原料通过球磨混合均匀，再烘干得混合料； ③烧结 在密闭反应炉中烧结: 当原料为钴粉、镍粉、铁粉中的至少一种，(CrylMlly)2(Cx, N1 x)粉、(Vy, M2! y) (Cx, N1 x)粉、(Tiy11 y) (Cx, N1 x)中的至少一种时，或原料为钴粉、镍粉、铁粉中的至少一种，(Cry, Ml1 y)2(Cx, N1 J 粉、(Vy, M2! y) (Cx, N1 x)粉、(Tiy, MS1 y) (Cx, N1 J 中的至少一种时，WC 粉、TiC粉、TaC粉、NbC粉中的至少一种时，使用第一种方法:将步骤②制备的混合料置于反应炉中，将反应炉抽真空至I?IX 10 2Pa后开始加热并继续抽真空，当反应炉内温度升至600?1350°C时，在此温度和继续抽真空条件下保温烧结0.5?6小时，保温烧结结束后在抽真空条件下随炉冷却至温度低于100°C出炉； 当原料为钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种，(Cr-Ml1 y)2(Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源、(Vy, IVK1 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy, IVB1 y)(Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种时，或原料为钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种，(Cr-Ml1 y)x)中金属组元的氧化物和碳源、(Vy，M2ly)(Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy，11 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种，WC粉、TiC粉、TaC粉、NbC粉中的至少一种时，使用第二种方法:将步骤②制备的混合料置于反应炉中，将反应炉抽真空至I?IX 10 2Pa后开始加热并继续抽真空，当温度升至800?1600°C时停止抽真空，向反应炉中通入氮气至氮气压为0.01?0.1MPa，在此氮气压和800?1600°C下保温烧结I?6小时，保温烧结结束后随炉冷却至温度低于100°C出炉； 或在开放式反应炉中烧结: 在反应炉出气口开启的状态下加热反应炉并向反应炉中通入流动的保护气体或反应气体，当反应炉内烧结区域的温度升至600?1600°C时，将步骤②所得混合料连续送入反应炉的烧结区域在移动状态下保温烧结，混合料在烧结区域烧结0.5?6小时移动出烧结区域进入反应炉的冷却区域冷却至温度低于100°C出炉； 当原料为钴粉、镍粉、铁粉中的至少一种，(CrylMlly)2(Cx, N1 x)粉、(Vy, M2! y) (Cx, N1 x)粉、(Tiy11 y) (Cx, N1 x)中的至少一种时，或原料为钴粉、镍粉、铁粉中的至少一种，(Cry, Ml1 y)2(Cx, N1 J 粉、(Vy, M2! y) (Cx, N1 x)粉、(Tiy, MS1 y) (Cx, N1 J 中的至少一种时，WC 粉、TiC粉、TaC粉、NbC粉中的至少一种时，向反应炉中通入流动的保护气体； 当原料为钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种，(Cr-Ml1 y)2(Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源、(Vy, IVK1 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy, IVB1 y)(Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种时，或原料为钴的氧化物、镍的氧化物、铁的氧化物中的至少一种，(Cr-Ml1 y)x)中金属组元的氧化物和碳源、(Vy，M2ly)(Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy，11 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源中的至少一种，WC粉、TiC粉、TaC粉、NbC粉中的至少一种时，向反应炉中通入流动的反应气体； ④破碎 将出炉后的产物通过球磨破碎并过筛，即制得含氮母合金粘结相粉体； (2)硬质合金的制备 ①配料 按以下原料及其质量百分比计量各原料: WC 粉70 ?96%， 步骤(I)制备的含氮母合金粘结相粉体 I?20% ； 钴粉、镍粉、铁粉中的至少一种O?20%， ②混料、制粒和成型 将计量好的各原料通过球磨混合均匀后干燥，然后掺胶造粒得到颗粒状混合料，将所得混合料装入模具内压制成硬质合金毛坯； ③烧结 将步骤②制备的硬质合金毛坯置于密闭反应炉中并对反应炉抽真空，当反应炉内的压力为I?I X 10 2Pa时开始加热并继续抽真空，当反应炉内温度升至250?600°C时在该温度和抽真空条件下保温2?4小时脱除硬质合金毛坯中的胶质，然后在抽真空条件下升温至1350?1500°C，在该温度和抽真空条件下保温0.5?1.5小时，保温结束后停止抽真空，向反应炉内通入氩气至氩气压为0.5?6MPa并维持炉内温度在1350?1500°C继续保温0.5?I小时，保温结束后随炉冷却至室温，即得基于含氮母合金粘结相的硬质合金。4.根据权利要求3所述基于含氮母合金粘结相的硬质合金的制备方法，其特征在于步骤(2)中掺胶造粒时，所掺胶的重量为球磨所得混合料干燥后重量的1%?3%，所述胶为石蜡或聚乙二醇。5.根据权利要求3或4所述基于含氮母合金粘结相的硬质合金的制备方法，其特征在于步骤(I)中，所述钴的氧化物为一氧化钴、三氧化二钴、四氧化三钴中的至少一种；镍的氧化物为一氧化镍、三氧化二镍中的至少一种；铁的氧化物为三氧化二铁、四氧化三铁中的至少一种； 所述(Cry, Ml1 y) 2 (Cx, N1 J中金属组元的氧化物和碳源、(Vy, WZ1 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源、(Tiy，11 y) (Cx, N1 x)中金属组元的氧化物和碳源中，金属组元的氧化物如下:f凡的氧化物为五氧化二f凡、三氧化二f凡中的至少一种；络的氧化物为三氧化二络；钛的氧化物为二氧化钛；钼的氧化物为三氧化钼；钽的氧化物为五氧化二钽；铌的氧化物为五氧化二铌；锆的氧化物为二氧化锆；碳源为炭黑、活性炭、石墨中的至少一种。6.根据权利要求3或4所述基于含氮母合金粘结相的硬质合金的制备方法，其特征在于步骤(I)中，当在开放式反应炉中烧结时，所述保护气体为氩气、氢气、氮气中的至少一种；所述反应气体为氮气、氨气中的至少一种。7.根据权利要求5所述基于含氮母合金粘结相的硬质合金的制备方法，其特征在于步骤(I)中，当在开放式反应炉中烧结时，所述保护气体为氩气、氢气、氮气中的至少一种；所述反应气体为氮气、氨气中的至少一种。
【专利摘要】本发明所述基于含氮母合金粘结相的硬质合金，包括WC和粘接相，所述粘接相通过含氮母合金粘结相或者含氮母合金粘结相和钴、镍、铁中的至少一种形成。所述含氮母合金粘结相由质量分数为5％～50％的多元复合晶粒长大抑制剂和质量分数为50％～95％的粘结相金属组成，或所述含氮母合金粘结相由质量分数为5％～49.9％的多元复合晶粒长大抑制剂、质量分数为50％～90％的粘结相金属和质量分数0.1％～5％的添加剂组成。本发明提供了上述硬质合金的制备方法，步骤为：(1)含氮母合金粘结相粉体的制备；(2)硬质合金的制备。本发明为硬质合金的制备提供新方法，为硬质合金中引入氮元素提供新途径，从而制备出硬度、强度和韧性等综合机械性能更好的硬质合金。
【IPC分类】C22C29/02, C22C1/05
【公开号】CN105331867
【申请号】CN201510777229
【发明人】陈婷, 赵明建
【申请人】成都锦钛精工科技有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月13日