项目名称：新型耐蚀WC-Ni硬质合金的关键制备技术研究及应用
提名单位：四川省腐蚀与防护学会
提名单位意见：
传统硬质合金主要由难熔金属硬质相 WC 为基体，以 Co 作为粘结相，用粉末冶金方法制备的高硬度、高耐磨材料，在切削加工刀具、冲击工具和耐磨零件等应用领域发挥着不可替代的作用，是我国高端制造业不可或缺的关键硬质材料之一，被誉为“工业牙齿”。但传统 WC-Co 硬质合金的耐腐蚀性较差，限制其在极端服役环境中的应用。随着全球高端制造业的快速发展，对硬质合金的耐腐蚀性及综合力学性能提出了更高要求。如何研发新型耐腐蚀 WC-Ni 硬质合金系列产品占领国际市场，已成为我国创新钨资源高效利用的重大战略问题。
本项目面向耐蚀硬质合金高端应用市场，针对我国WC-Ni硬质合金存在的烧结致密化困难、控碳难度大、易形成“镍池”异常组织等关键科学难题，通过产学研联合攻关，通过仲钨酸铵分级耦合闭式气流磨、第二类碳（氮）化物微量添加强韧化合金、“分段球磨+均匀压制+控碳烧结”一体化制备技术的集成创新，突破了高性能WC-Ni硬质合金的批量制备技术瓶颈。项目获得授权发明专利6件，制修订国家标准1项、行业标准1项，发表学术论文7篇。项目产品获得欧盟新版WARS认证和中国RoHS质量认证，在国内外洁净饮用水系统、深海石油钻探、污水处理系统等领域获得广泛应用。近三年实现销售收入12.4亿元，其中出口创汇1.5亿美元。项目技术成果提升企业的核心竞争力，打破高端产品国外垄断，引领了我国耐腐蚀硬质合金的行业技术进步，为我国钨资源高效利用开拓了新的高端应用市场，取得了显著经济效益和社会环境效益。
同意推荐申报2023年度中国腐蚀与防护学会科学技术奖一等奖。
项目简介：
硬质合金是我国高端制造业不可或缺的关键硬质材料之一，被誉为“工业牙齿”。传统硬质合金主要由高熔点WC为基体、Co为粘结相，利用粉末冶金方法制备而成，但其耐蚀性较差，难以满足极端服役环境要求。近年来，深海石油钻采等关键领域对耐蚀WC-Ni硬质合金市场需求强劲，但我国整体制造技术落后，国际高端市场被国外垄断。因此，自主研发高性能WC-Ni硬质合金对破解“卡脖子”关键技术具有重要意义。
针对WC-Ni硬质合金存在的原料品质低、压制应力大、烧结易形成“Ni池”和粗晶缺陷等技术瓶颈问题，四川轻化工大学与自贡硬质合金有限责任公司开展了产学研联合攻关，自主研发了高品质细颗粒WC粉末，并对合金关键材质配方、“分段球磨+均匀压制+控碳烧结”一体化制备技术等进行集成创新，实现了合金力学性能和耐蚀性能同步提升，其中合金硬度达到93.6HRA；在NaCl（50g/L）介质中168h盐雾腐蚀后合金外观完好，耐蚀性能优异；在饮用水介质中合金的Ni、Cr、Pb、Mn等有害金属元素析出量均远低于英国WARS认证标准（BS 6920-2.6）限量指标要求，产品获得国际WARS认证和中国RoHS质量认证，突破了国外技术壁垒。项目获授权发明专利6件、国家标准1项、行业标准1项，发表论文7篇。
项目已实现产业化应用，2020-2022年销售收入12.4亿元，出口创汇1.5亿美元，其中80%以上产品进入欧美市场，成为美国Baker Hughes、Schlumberger等世界顶尖石油服务公司、美国Xylem公司（全球污水处理装备第一品牌）的主供应商；国内主要应用于中海油、中石油、中石化等企业。综上所述，本项目研究引领了我国耐蚀硬质合金的行业技术进步，取得了显著经济社会效益。
表1 申请、授权专利情况表
序号 | 国家/地区 | 申 请 号 | 授权专利号 | 专 利 名 称 |
1 | 中国 | 202010843636.8 | ZL202010843636.8 （2021.09.21授权） | 一种含有高熵陶瓷相的WC基硬质合金及其制备方法 |
2 | 中国 | 201410692047.9 | ZL201410692047.9 （2018.01.26授权） | 一种WC-Ni细晶硬质合金的制备方法 |
3 | 中国 | 201310425545.2 | ZL201310425545.2 （2017.05.03授权） | 一种超细硬质合金的制备方法 |
4 | 中国 | 201210374698.4 | ZL201210374698.4（2017.02.15授权） | 一种模具及其自动成型压机和成型方法 |
5 | 中国 | 201310108638.2 | ZL201310108638.2 （2016.01.27 授权） | 一种硬质合金自动压制成型模具及成型方法 |
6 | 中国 | 201210255223.3 | ZL201210255223.3 （2015.03.25 授权） | 一种硬质合金及其制备方法 |
序号 | 知识产权种类 | 国家/地区 | 编号/出版单位 | 名称 | 备注 |
1 | 国家标准 | 中国 | GB/T 4295-2019 | 碳化钨粉 | 2020.05.01 实施 |
2 | 行业标准 | 中国 | YS/T 60-2019 | 硬质合金密封环毛坯 | 2020.01.01 实施 |
3 | 论文 | 中文 | 稀有金属与硬质 合金 | (V,Cr,W)C复合粉末对WC-11Ni硬质合金微观组织及力学性能的影响 | 2023, 51(1): 34-39 |
4 | 论文 | 中文 | 硬质合金 | 球磨时间对 WC-9%Ni-1%Cr 细晶硬质合金微观结构及性能的影响 | 2021, 38(2): 103-108 |
5 | 论文 | 中文 | 硬质合金 | WC-Ni 硬质合金组织结构与弱磁性研究 | 2021, 38(4): 224-249 |
6 | 论文 | 中文 | 四川冶金 | VC 的不同添加方式对 WC-6%Ni(Cr3C20.9%）硬质合金组织的影响 | 2019, 41(6): 22-25 |
7 | 论文 | 外文 | 稀有金属与硬质 合金 | 脱蜡时间对 WC-6%Ni 硬质合金烧结温度的影响研究 | 2017, 45(1): 71-75. |
8 | 论文 | 外文 | Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials | Phase evolution in the synthesis of WC-Co-Cr3C2-VC nanocomposite powders from precursors. | 2013, 41: 169-173. |
9 | 论文 | 外文 | Advanced Materials Research | Carbothermal synthesis of Cr3C2-WC-Ni nanocomposite powders | 2013, 661: 3-6 |
主要完成人：金永中、吴翔、薛林、廖军、苏伟、时凯华、辛海艳、董凯林、刘小胡、何军浪
主要完成单位：四川轻化工大学、自贡硬质合金有限责任公司
该项目申报2023年度中国腐蚀与防护学会科技进步奖，现予以公示，公示期2023年10月7日-10月11日，公示期间对本项目有任何意见或异议，以实名或当面形式向科技处反映。
四川轻化工大学
2023年10月7日
【编辑：科技处】