專利名稱：一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕硬質(zhì)合金金材料及其制備方法，具體是指一種用于輸油泵 閥座的硬質(zhì)合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金材料的生產(chǎn)是傳統(tǒng)粉末冶金工藝，一般是通過混合，攪拌以及球磨原材 料，制成混合粉末，然后將粉末在模具中成型，最后在一定氣氛中以預(yù)定溫度燒結(jié)得到合 金。這樣，以粉末冶金方法可以得到用傳統(tǒng)熔鑄法難以得到的金屬和合金，另外粉末冶金方 法也適用于低機加工性材料和形狀復(fù)雜的零件。在石油的生產(chǎn)過程和傳輸過程中，閥座一般被壓配合在輸油泵中，以防止石油或 硫化氫等氣體泄漏，所以閥座會受到閥體的撞擊，發(fā)生摩擦而產(chǎn)生磨損，閥座直接接觸石 油、硫化氫氣體，極易被這些介質(zhì)腐蝕。這就要求閥座具有高硬度、高耐磨性、高抗腐蝕性等 性能。傳統(tǒng)的輸油泵閥座材料主要為普通硬質(zhì)合金、各類合金模具鋼、工程塑料等。對普通 硬質(zhì)合金和合金模具鋼而言，其抗腐蝕性能和耐磨性能往往較差，使用壽命較短。對工程塑 料而言，其硬度等力學(xué)性能較差，這在很大程度影響了這種材料的使用環(huán)境，在高壓等需要 零部件承受較大力的環(huán)境中無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理、制備工藝簡 單、操作方便、所制備的材料強度高、抗腐蝕性能好、耐磨性好的用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合 金材料及其制備方法。本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料，由下述組份按重量百分比組成TiC 5 10%;Ni 10 15%;Mo 3 5 % ；Fe 2 3%;Co 1 2%;C 1 2%;余量為 WC。本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法，包括下述步驟第一步配料、混合按設(shè)計的硬質(zhì)合金材料組分配比稱取TiC、Ni、Mo、Fe、Co、C、WC，混合均勻，球磨；第二步壓坯在第一步所得混合料中加入成型劑，攪拌均勻、過篩后模壓制成壓坯；第三步燒結(jié) 將第二步所得壓坯進行真空燒結(jié)或在氬氣氣氛中進行壓力燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 1400 1480°C，燒結(jié)1 2小時；隨爐冷卻后得到本發(fā)明用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料。
本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法中，所述WC、TiC的粒度 為 2-1(^111;所述慰、]\10、卩6、(0、(的粒度為 1-2 μ m。本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法中，所述模壓壓力為 150 200MPa。 本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法中，所述成型劑由橡膠和 石蠟按質(zhì)量比以1 (2 3)的比例配比后與溶劑汽油按質(zhì)量比1 (10 14)混合而成。本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法中，所述球磨工藝為在滾 筒式球磨機中球料比為(4 6) 1，以20 40轉(zhuǎn)/分鐘的速度球磨20 40小時。本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法中，所述過篩采用50 100目篩。本發(fā)明一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法中，所述真空燒結(jié)的真空 度為1 X IO-1Pa IPa ；所述氬氣氣氛中進行壓力燒結(jié)時，爐壓為5 8MPa。本發(fā)明由于采用上述組分配比進行燒結(jié)，實現(xiàn)合金材料的高硬度和高強度的綜合 力學(xué)性能，利用TiC比WC具有更高的硬度和耐磨性，在保證基體硬度和韌性的前提下，添加 一定量的TiC可以有效提高基體的耐磨能力；M的添加提高了材料的抗腐蝕能力；Mo的添 加改善了 M與WC的潤濕性提高了材料的硬度與韌性。與現(xiàn)有常規(guī)WC基體硬質(zhì)合金相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、由于該體系硬質(zhì)合金具有具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐磨性能和抗腐蝕性能，采用 此種硬質(zhì)合金，可以大幅改進輸油泵閥座的力學(xué)性能、耐磨性能和抗腐蝕性能，提高了閥座 的使用壽命，有利于其在苛刻環(huán)境下使用。2、Ni粉較之Co粉價格低廉，使用M作為材料體系的主要粘接相，降低了生產(chǎn)成 本；此外WC-Ni硬質(zhì)合金的抗腐蝕能力強于WC-Co硬質(zhì)合金。綜上所述，本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、操作方便、所制備的材料強度高、 抗腐蝕性能好、耐磨性好，使用壽命長。可滿足石油輸油泵閥座的使用要求。
具體實施例方式實施例1選擇粒度為2 4μπι的WC禾口 TiC粉末、1 2μπι的Ni、Mo、Fe、Co、C粉末作為 原料，按 78% WC+5% TiC+10% Ni+3% Mo+2% Fe+1% Co+1% C 稱取 TiC、Ni、Mo、Fe、Co、 C、WC，混合均勻，在滾筒式球磨機中球料比為4 1，以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度球磨20 25小 時球磨、過50 100目篩；在過篩后所得混合料中加入由橡膠和石蠟按質(zhì)量比以1 2的 比例配比后與溶劑汽油按質(zhì)量比1 10混合而成的成型劑，制粒后在150MPa模壓制成壓 坯；將壓坯在真空度為IXlO-1Pa的燒結(jié)爐中進行真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1400°C，燒結(jié)2小 時后隨爐冷卻，得到本發(fā)明用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料。所制備的硬質(zhì)合金的密度為 12. 5g · cnT3，硬度為 HRA85，抗彎強度為 2300MPa。實施例2選擇粒度為6 8 μ m的WC禾口 TiC粉末、1 2 μ m的Ni、Mo、Fe、Co、C粉末作為 原料，按 72% WC+6% TiC+12% Ni+4% Mo+3% Fe+2% Co+1% C 稱取 TiC、Ni、Mo、Fe、Co、 C、WC，混合均勻，在滾筒式球磨機中球料比為5 1，以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度球磨28 30小時球磨、過50 100目篩；在過篩后所得混合料中加入由橡膠和石蠟按質(zhì)量比以1 2.5 的比例配比后與溶劑汽油按質(zhì)量比1 12混合而成的成型劑，制粒后在ISOMPa模壓制成 壓坯；將壓坯置于爐壓為5MPa的燒結(jié)爐中，在氬氣保護氣氛中進行壓力燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 1450°C，燒結(jié)1. 5小時后隨爐冷卻，得到本發(fā)明用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料。所制備的 硬質(zhì)合金的密度為12. 3g · cm_3，硬度為HRA80，抗彎強度為2500MPa。實施例3選擇粒度為8 10 μ m的 WC禾口 TiC粉末、1 2 μ m的Ni、Mo、Fe、Co、C粉末作為 原料，按 65% WC+10% TiC+15% Ni+4% Mo+3% Fe+2% Co+1% C 稱取 TiC、Ni、Mo、Fe、Co、C、 WC,混合均勻，在滾筒式球磨機中球料比為6 1，以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度球磨35 40小時 球磨、過50 100目篩；在過篩后所得混合料中加入由橡膠和石蠟按質(zhì)量比以1 3的比例 配比后與溶劑汽油按質(zhì)量比1 14混合而成的成型劑，制粒后在ISOMPa模壓制成壓坯；將 壓坯置于爐壓為SMPa的燒結(jié)爐中，在氬氣保護氣氛中進行壓力燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1480°C， 燒結(jié)1小時后隨爐冷卻，得到本發(fā)明用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料。所制備的硬質(zhì)合金 的密度為11. Ig · cm_3，硬度為HRA73，抗彎強度為2000MPa。
權(quán)利要求
1.-種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料，由下述組份按重量百分比組成TiC 5 -10% ；Ni 10 15% ；Mo 3 )5% ；Fe 2 )3% ；Co 1 )2% ；C 1 ^2% ；余量為WC。
2.制備如權(quán)利要求1所述的4中用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的方法，包括下述步驟第一步配料、混合按設(shè)計的硬質(zhì)合金材料組分配比稱取Tic、Ni、Mo、Fe、Co、C、WC,混合均勻，球磨；第二步壓坯在第一步所得混合料中加入成型劑，攪拌均勻、過篩后模壓制成壓坯；第三步燒結(jié)將第二步所得壓坯進行真空燒結(jié)或在氬氣氣氛中進行壓力燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1400 1480°C，燒結(jié)1 2小時；隨爐冷卻后得到本發(fā)明用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法，其特征在 于所述WC、TiC的粒度為2-1(^111;所述附、]\10、？6、(0、(的粒度為1-2 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法，其特征在 于所述模壓壓力為150 200MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法，其特征在 于所述成型劑由橡膠和石蠟按質(zhì)量比以1 O 幻的比例配比后與溶劑汽油按質(zhì)量比 1 (10 14)混合而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法，其特征在 于所述球磨工藝為在滾筒式球磨機中球料比為G 6) 1，以20 40轉(zhuǎn)/分鐘的速度 球磨20 40小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法，其特征在 于所述過篩采用50 100目篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料的制備方法，其特征在 于所述真空燒結(jié)的真空度為1 X IO-1Pa IPa ；所述氬氣氣氛中進行壓力燒結(jié)時，爐壓為 5 8MPa。
全文摘要
一種用于輸油泵閥座的硬質(zhì)合金材料，由下述組分組成TiC、Ni、Mo、Fe、Co、C、WC。其制備方法，包括配料、球磨混合；壓坯、燒結(jié)三個工序；本發(fā)明組分配比合理、制備工藝簡單、操作方便、所制備的材料強度高、抗腐蝕性能好、耐磨性好，使用壽命長?？蓾M足石油輸油泵閥座的使用要求。
文檔編號C22C1/05GK102061418SQ201010595739
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者吝楠, 張端鋒, 江垚, 賀躍輝 申請人:中南大學(xué)