一种梯度碳化钨颗粒及其制备方法与流程

本发明属于碳化钨材料，具体涉及一种梯度碳化钨颗粒及其制备方法。

背景技术：

1、梯度碳化钨是一种同一颗粒具备多种相成分的特殊碳化钨颗粒材料；本材料是采用铸造碳化钨为原料，通过碳化过程的控制实现其颗粒表面性能改良，进而得到的一种优质的复合材料。材料因其颗粒表面和中心具有不同的相成分和组织结构，因此拥有更加良好的应用性能。

2、铸造碳化钨是一种分子结构为w2c·wc的不饱和碳化钨，具有树枝状共晶组织结构的粉末材料。铸造碳化钨是一种具有高硬度，高熔点，高耐磨性等多种优质性能的表面应用材料。铸造碳化钨主要用于石油钻井，矿山工具材料的表面补强；其通常与镍合金粉末及其它金属粉末有机混合后制备胎体钻头，或者通过pta堆焊的工艺方式制备成矿山工具的表面耐磨涂层，以增强工件的表面耐磨性和工件的使用寿命。然而在使用过程中，由于铸造碳化钨和镍合金粉末在结合部位形成脆弱层，最终造成使用过程中钻头或工件的强度更低，缩短了钻头或工件的使用寿命，而采用其他饱和碳化钨在应用中则不存在类似的情况。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种梯度碳化钨颗粒及其制备方法，该碳化钨颗粒在使用过程中能够有效提高胎体钻头或工件的强度。

2、为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种梯度碳化钨颗粒，碳化钨颗粒包括饱和碳化钨壳层和不饱和碳化钨核心，所述饱和碳化钨壳层的总碳含量为4.5-6.2％，不饱和碳化钨核心的总碳含量为3.8-4.5％。

4、进一步地，梯度碳化钨颗粒粒径为-250+45μm。

5、进一步地，饱和碳化钨壳层的厚度为2-40μm，显微硬度hv0.1为1400-2000kgf/mm2；不饱和碳化钨核心显微硬度hv0.1为2000-2500kgf/mm2。

6、进一步地，包括以下步骤：以铸造碳化钨粉末为原料，向其中添加炭黑粉末，混合至炭黑粉末均匀包裹在制造碳化钨粉末表面，然后将混合物置于高温下进行碳化，碳化结束后去除多余炭黑，制得梯度碳化钨颗粒。

7、进一步地，铸造碳化钨粉末的粒径为-250+45μm；炭黑粉末的粒径为1-10μm。

8、进一步地，炭黑粉末添加量占铸造碳化钨粉末重量的0.5-10％。

9、进一步地，采用滚筒式混合器进行混合，滚筒直径为200-800mm，转速为5-30r/min。

10、进一步地，混合时还向其中添加直径为10-50mm的钢球，钢球添加量为混合料重量的5-25％。

11、进一步地，高温碳化前需要将混合物进行压实，使铸造碳化钨表面与炭黑粉末紧密接触。

12、进一步地，高温碳化温度为1000-2000℃，碳化时间为5-30min。

13、本发明所产生的有益效果为：

14、1、本发明中梯度碳化钨在使用过程中，因梯度碳化钨颗粒与镍合金粉末在结合部位不再形成脆弱层，粘结金属与硬质相颗粒结合强度得到较大提升，进而提高了胎体钻头或工件的整体结合强度。

15、2、本发明中的制备方法简单，制备时间短，制备效率高，适合于大规模生产。

技术特征：

1.一种梯度碳化钨颗粒，其特征在于，碳化钨颗粒包括饱和碳化钨壳层和不饱和碳化钨核心，所述饱和碳化钨壳层的总碳含量为4.5-6.2％，不饱和碳化钨核心的总碳含量为3.8-4.5％。

2.如权利要求1所述的梯度碳化钨颗粒，其特征在于，所述梯度碳化钨颗粒径为-250+45um。

3.如权利要求1所述的梯度碳化钨颗粒，其特征在于，所述饱和碳化钨壳层的厚度为2-40μm，显微硬度hv0.1为1400-2000kgf/mm2；不饱和碳化钨核心显微硬度hv0.1为2000-2500kgf/mm2。

4.权利要求1-3任一项所述的梯度碳化钨颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以铸造碳化钨粉末为原料，向其中添加炭黑粉末，混合至炭黑粉末均匀包裹在制造碳化钨粉末表面，然后将混合物置于高温下进行碳化，碳化结束后去除多余炭黑，制得梯度碳化钨颗粒。

5.如权利要求4所述的梯度碳化钨颗粒的制备方法，其特征在于，铸造碳化钨粉末的粒径为-250+45μm；炭黑粉末的粒径为1-10μm。

6.如权利要求4所述的梯度碳化钨颗粒的制备方法，其特征在于，炭黑粉末添加量占铸造碳化钨粉末重量的0.5-10％。

7.如权利要求4所述的梯度碳化钨颗粒的制备方法，其特征在于，采用滚筒式混合器进行混合，滚筒直径为200-800mm，转速为5-30r/min。

8.如权利要求7所述的梯度碳化钨颗粒的制备方法，其特征在于，混合时还向其中添加直径为10-50mm的钢球，钢球添加量为混合料重量的5-25％。

9.如权利要求4所述的梯度碳化钨颗粒的制备方法，其特征在于，高温碳化前需要将混合物进行压实，使铸造碳化钨表面与炭黑粉末紧密接触。

10.如权利要求4所述的梯度碳化钨颗粒的制备方法，其特征在于，高温碳化温度为1000-2000℃，碳化时间为5-30min。

技术总结
本发明公开了一种梯度碳化钨颗粒及其制备方法，属于碳化钨材料技术领域，碳化钨颗粒包括饱和碳化钨壳层和不饱和碳化钨核心，所述饱和碳化钨壳层的总碳含量为4.5‑6.2％，不饱和碳化钨核心的总碳含量为3.8‑4.5％。该碳化钨颗粒在胎体钻头制备中能够有效提高钻头的强度。

技术研发人员：谢杰,余伟,张桂月,李玉玺
受保护的技术使用者：自贡长城表面工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22