TiCN基金屬陶瓷的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為TiCN基金屬陶瓷，解決已有金屬陶瓷刀具材料抗彎強(qiáng)度較低的問題。本發(fā)明的TiCN基金屬陶瓷各組分重量百分比為：TiC0.7N0.3：40～50%，WC：5～10%，Mo2C：5～10%，Ni：5～10%，Co：5～10%，其余為（W，Ti，Ta，Nb）C多元復(fù)式碳化物，在該多元復(fù)式碳化物中，WC40%-TiC40%-TaC10%-NbC10%。經(jīng)過濕磨、過濾、噴霧干燥制粒、壓制成型、燒結(jié)工序制備出金屬陶瓷刀具材料，本發(fā)明制成的金屬陶瓷刀片具有高硬度、高強(qiáng)度、高韌性，可用于軸承鋼及普通鋼的（半）精加工。
【專利說明】TiCN基金屬陶瓷
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及刀具材料，特別涉及軸承鋼及普通鋼的(半)精加工的刀具金屬陶瓷材料。
[0002]【背景技術(shù)】:
金屬陶瓷材料制作的刀具硬度高、耐磨損且具有高的高溫抗軟化能力和抗氧化能力，作為傳統(tǒng)WC-Co硬質(zhì)合金的替代材料正越來越受到關(guān)注，但其存在抗破損性能差及韌性低等問題，因此，長(zhǎng)期以來對(duì)金屬陶瓷刀具進(jìn)行增韌一直是大家努力的方向。
[0003]目前金屬陶瓷的制備配方主要為TiCN+WC+Mo2C +其他金屬的碳化物+粘結(jié)劑，從配方上來看會(huì)造成TiCN基金屬陶瓷的復(fù)雜晶相結(jié)構(gòu)，燒結(jié)上多為預(yù)脫除成型劑預(yù)燒，再在加壓爐中進(jìn)行終燒的方式，材質(zhì)經(jīng)過兩次燒結(jié)后，性能受到很大影響。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種具有高硬度、高抗彎強(qiáng)度、高韌性，可用于軸承鋼及普通鋼的(半)精加工刀具的TiCN基金屬陶瓷。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
TiCN基金屬陶瓷，其各組分原料重量百分比為=TiCa7Na3:40?50%，WC:5?10%，Mo2C:5?10%，Ni:5?10%，Co:5?10%，其余為(W，Ti，Ta，Nb) C多元復(fù)式碳化物，在該多元復(fù)式碳化物中，WC40%-TiC40%-TaC10%- NbC10%。其制備方法包括如下步驟:
(O按組分配料，將配制好的原料加入滾筒球磨機(jī)進(jìn)行濕磨；
(2)球磨到規(guī)定時(shí)間后，將料漿進(jìn)行過濾，采用噴霧干燥器進(jìn)行霧化干燥制粒；
(3 )將粒料壓制成型后，放入脫脂加壓一體爐中進(jìn)行燒結(jié)，制得TiCN基金屬陶瓷。
[0006]所述TiCN基金屬陶瓷的制備方法:
(1)球磨介質(zhì)為酒精，酒精與原料液固比為600ml/Kg，球與原料重量比為6:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時(shí)間為72小時(shí)；
(2)在濕磨前先按球料比加入Φ8的YG8硬質(zhì)合金球，將重為混合原材料4%的成型劑石蠟加入球磨機(jī)，并在球磨機(jī)上通入<15°C的冷凍水，球磨2小時(shí)后，再加入混合原材料；
(3)燒結(jié)在脫脂加壓一體爐中進(jìn)行，溫度為1440°C，保溫60分鐘后通入4MP的氬氣，在I小時(shí)內(nèi)迅速降溫到800°C以下，防止晶粒長(zhǎng)大，燒結(jié)出成品。
[0007]本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，采用一次燒結(jié)方式制備，TaC、NbC、TiC以多元復(fù)式碳化物的形式加入，成品抗彎強(qiáng)度高，硬度、韌性高，可用于軸承鋼及普通鋼的(半)精加工刀具。
[0008]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
本實(shí)施例采取以下技術(shù)方案:TiC0.7N0.3:50%, WC:5%, Mo2C:10%，N1:5%，Co:5%，(W，Ti，Ta，Nb) C:25%，在球磨機(jī)中加入Φ8的YG8硬質(zhì)合金球，球料重量比為6:1，將混合原材料重的4%成型劑石蠟加入球磨機(jī)，并在球磨機(jī)上通入<15°C的冷凍水，球磨2小時(shí)后，加入球磨介質(zhì)酒精，液固比為600ml/Kg，再加入按上述材料配方配好的混合原材料，進(jìn)行濕磨，球磨時(shí)間為72小時(shí)。球磨到點(diǎn)后將料漿進(jìn)行過濾，采用噴霧干燥器進(jìn)行霧化干燥制粒，得到的噴霧干燥混合粒料為100 μ左右的空心圓球混合料。將粒料壓制成型后，放入300Kg脫脂加壓燒結(jié)一體爐中進(jìn)行燒結(jié)，溫度為1440°C，保溫60分鐘后加入4MP的氬氣，在I小時(shí)內(nèi)迅速降溫到800°C以下，實(shí)現(xiàn)快冷處理，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為1950Mpa，洛氏硬度(HRA)為92。
[0009]對(duì)比例1:
TiCa7Na3:50%，WC:15%, Mo2C:10%，N1:5%，Co:5%，TiC:10%，TaC:2.5%, NbC:2.5%,制備方法與實(shí)施例1 一致，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為1600 Mpa，洛氏硬度(HRA)為92。
[0010]對(duì)比例2:
混合料配方和制備方法與實(shí)施例1 一致，只是燒結(jié)采用先在真空爐內(nèi)脫除成型劑，再置于低壓爐內(nèi)燒結(jié)的方式,溫度為1440°c，保溫60分鐘后加入4MP的氬氣，在I小時(shí)內(nèi)迅速降溫到800°C以下，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為1700Mpa，洛氏硬度(HRA)為92。
[0011]實(shí)施例2:
TiC0.7N0.3:40%, WC:10%, Mo2C:5%，N1:10%，Co:10%，(W，Ti, Ta, Nb) C:25%。制備方法與實(shí)施例1 一致，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為2100 Mpa，洛氏硬度(HRA)為91。
[0012]對(duì)比例3:TiC0.As:40%, WC:20%, Mo2C:5%, Ni:10%, Co:10%, TiC:10%, TaC:2.5%，NbC:2.5%。制備方法與實(shí)施例1 一致，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為1700Mpa，洛氏硬度(HRA)為 91。
[0013]對(duì)比例4:混合料配方和制備方法與實(shí)施例2 —致，燒結(jié)方法與對(duì)比例2 —致，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為1900Mpa，洛氏硬度(HRA)為91。
[0014]實(shí)施例3:
TiC0.7N0.3:44%, WC:8%，Mo2C:7%，N1:8%，Co:7%，(W，Ti, Ta, Nb) C:26%。制備方法與實(shí)施例1 一致，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為2000 Mpa，洛氏硬度(HRA)為92。
[0015]對(duì)比例5 =TiCa7Na3:44%, WC:18.4%, Mo2C:7%，N1:8%，Co:7%，TiC:10.4%, TaC:
2.6%，NbC:2.6%。制備方法與實(shí)施例1 一致，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為1700Mpa，洛氏硬度(HRA)為 92。
[0016]對(duì)比例6:混合料配方和制備方法與實(shí)施例3 —致，燒結(jié)方法與對(duì)比例2 —致，燒結(jié)出的成品抗彎強(qiáng)度為1800Mpa，洛氏硬度(HRA)為92。
[0017]由此可見，TaC、NbC、TiC以多元復(fù)式碳化物的形式加入，并采用一次燒結(jié)方式制備出的TiCN基金屬陶瓷刀具材料性能更優(yōu)異。
【權(quán)利要求】
1.TiCN基金屬陶瓷，其特征在于其各組分重量百分比為=TiCa7Na3:40?50%，WC:5?10%, Mo2C:5 ?10%, Ni:5 ?10%, Co:5 ?10%，其余為(W，Ti, Ta, Nb) C 多元復(fù)式碳化物，在該多元復(fù)式碳化物中WC40%-TiC40%-TaC10%- NbC10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述TiCN基金屬陶瓷，其特征在于其制備方法包括如下步驟: (O按組分配料，將配制好的原材料加入滾筒球磨機(jī)進(jìn)行濕磨； (2)球磨到規(guī)定時(shí)間后，將料漿進(jìn)行過濾，采用噴霧干燥器進(jìn)行霧化干燥制粒； (3)將粒料壓制成型后，放入脫脂加壓一體爐中進(jìn)行燒結(jié)，制得TiCN基金屬陶瓷。
3.根據(jù)要求2所述TiCN基金屬陶瓷，其特征在于:(1)球磨介質(zhì)為酒精，酒精與原料液固比為600ml/Kg，球與原料重量比為6:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為50r/min，球磨時(shí)間為72小時(shí)； (2)在濕磨前先按球與原料比加入Φ8的YG8硬質(zhì)合金球，將重為混合原料4%的成型劑石蠟加入球磨機(jī)，并在球磨機(jī)上通入<15°C的冷凍水，球磨2小時(shí)后，再加入混合原材料； (3)燒結(jié)在脫脂加壓一體爐中進(jìn)行，溫度為1440°C，保溫60分鐘后通入4MP的氬氣，在I小時(shí)內(nèi)迅速降溫到800°C以下，燒結(jié)出成品。
【文檔編號(hào)】B22F3/12GK103521770SQ201310429367
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】馮燕, 張平, 彭建財(cái), 任達(dá)平 申請(qǐng)人:成都工具研究所有限公司