碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，由如下重量百分比的成分制成：TiC?39.5％～45.5％，TiCN?9％～15％，WC?4.5％～10.5％，MoC?2％～5％，Ni33％～39％。本發(fā)明同時公開了前述碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料的制備方法。本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，通過篩選各組成及其含量，耐磨性及紅硬性均有效提高，顯著延長了導(dǎo)輪的使用壽命，且組成成分簡單，磨加工余量小，生產(chǎn)成本可控。
【專利說明】碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)輪是冶金工業(yè)中高速線材設(shè)備中的關(guān)鍵部件之一，它的功能是把經(jīng)軋制的鋼質(zhì)線材，在線材溫度基本沒有降低的條件下，迅速傳輸至出料端，以便順利卷成圓盤存放和運輸。目前，大多數(shù)導(dǎo)輪是鑄鋼材質(zhì)制造而成。近年來，圍繞提高導(dǎo)輪壽命問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員開展了不少改善導(dǎo)輪鑄鋼材質(zhì)的研究。由于對導(dǎo)輪材質(zhì)的改善性研究，大都沒有脫離鑄鋼材質(zhì)本身，因此，雖小有成效，但沒有從根本上解決現(xiàn)有導(dǎo)輪使用壽命短、易積屑瘤、需要頻繁停機更換等問題。特別是在國內(nèi)外高速線材(簡稱高線)越來越快的軋制速度條件下，至今仍在生產(chǎn)線上廣泛使用的合金鑄鋼材質(zhì)導(dǎo)輪，其材質(zhì)與高速軋制鋼材的要求不匹配的問題十分突出。
[0003]因此，是否可以突破傳統(tǒng)材料，將新型硬質(zhì)合金材料應(yīng)用于高速線材導(dǎo)輪材料中，是本領(lǐng)域期待解決但一直尚未解決的問題。目前已有關(guān)于碳氮化鈦基金屬陶瓷應(yīng)用于刀具材料的報道，例如專利CN 102864357A。該專利公開了一種納米碳化硼和氮化硼顆粒復(fù)合增強碳氮化鈦基金屬陶瓷材料，應(yīng)用于工具材料領(lǐng)域。與其他現(xiàn)有技術(shù)的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金相同，這些材料存在如下問題:(1)成分復(fù)雜，含有TaC、或納米材料或稀土金屬等，導(dǎo)致制備工藝復(fù)雜且成本很高；(2) TiN含量高，在真空燒結(jié)時TiN于1250°C就形如分解，釋放出N2,導(dǎo)致最終合金孔隙度高，機械性能差。同時，導(dǎo)輪與切削工具還存在如下區(qū)別:導(dǎo)輪處于不勻速轉(zhuǎn)動的高溫工作狀態(tài)，導(dǎo)輪僅需較低的啟動動能即可高速旋轉(zhuǎn)；而刀具材料不考慮該因素；導(dǎo)輪需要依靠自身材質(zhì)的“非親和性”達到不積屑瘤的效果，而刀具材料通常是依靠斷屑槽的設(shè)計達到排屑、不積瘤的效果。這些區(qū)別導(dǎo)致用于切削工具的材料不宜直接應(yīng)用于高速線材的導(dǎo)輪。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，由如下重量百分比的成分制成:
[0007]TiC 39.5%~45.5%，TiCN 9%~15%，WC 4.5%~10.5%，MoC 2%~5%，Ni33%~39%。
[0008]本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，通過篩選碳氮化鈦基硬質(zhì)合金的各組成及其配比，包括:降低了 TiCN的組分，加入MoC成分，不使用TaC、或納米材料或稀土金屬等，本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金材料，不僅有效提高了高速線材導(dǎo)輪的耐磨性、紅硬性，且材料成分相對簡單，提高耐磨性的同時節(jié)約了成本，并進一步有效控制了制備過程中的合金碳平衡，改善了硬質(zhì)合金顯微組織結(jié)構(gòu)中的芯-環(huán)結(jié)構(gòu)，在增加粘結(jié)相與硬質(zhì)相的結(jié)合強度的同時，還能減少熱裂紋的產(chǎn)生，有利于導(dǎo)輪綜合使用性能的提升。
[0009]作為優(yōu)選，前述的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，由如下重量百分比的成分制成:
[0010]TiC 40%~43%，TiCN 10 ~14%，WC 5%~9%，MoC 2%~5%，Ni35%~38%。
[0011]作為進一步優(yōu)選，前述的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，由如下重量百分比的成分制成:
[0012]TiC 42.5%, TiCN 12%, WC 7.5%, MoC 2%, Ni 36%。
[0013]通過優(yōu)選本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料的各成分含量，本發(fā)明的硬質(zhì)合金材料性能進一步提高。
[0014]作為本發(fā)明的第二個目的，本發(fā)明提供前述的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料的制備方法，包括如下步驟:
[0015]步驟(1):按配方量配制原料粉末，混合得混合料；
[0016]步驟(2):加入石蠟成型劑，混合料球磨；
[0017]步驟⑶:過篩、干燥，壓制成型；
[0018]步驟(4):真空燒結(jié)，得到碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料。
[0019]本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料的制備方法，生產(chǎn)出尺寸接近最終成品尺寸的導(dǎo)輪毛坯，經(jīng)過磨削加工到最終尺寸精度。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0021]一、本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，通過篩選各組成及其含量，材料的耐磨性及紅硬性均有效提高，顯著延長了導(dǎo)輪的使用壽命，達到現(xiàn)有導(dǎo)輪材料使用壽命12倍以上；
[0022]二、本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，通過控制TiCN的含量，用TiCN取代部分TiC，有效改善了硬質(zhì)合金的顯微組織機構(gòu)，組織結(jié)構(gòu)均勻；
[0023]三、本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，加入MoC，通過
Mo2C+C-----MoC的平衡反應(yīng)，有利于合金碳平衡的控制，提高了硬質(zhì)合金性能；且通過TiCN
和MoC含量的篩選，改善了合金顯微組織結(jié)構(gòu)中的芯-環(huán)結(jié)構(gòu)，富含W、Mo的環(huán)形結(jié)構(gòu)中的殼層均勻、在增加粘結(jié)相與硬質(zhì)相的結(jié)合強度的同時，又能減少熱裂紋的產(chǎn)生，有利于硬質(zhì)合金綜合性能的進一步提升；
[0024]四、本發(fā)明的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，成分組成簡單，不使用現(xiàn)有刀具材料專利技術(shù)中的TaC、稀有金屬、納米材料等組成成分，且毛坯可以一次成形至最終尺寸的98%，在有效延長導(dǎo)輪壽命的基礎(chǔ)上，進一步降低了制造成本。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步的詳細描述。
[0026]但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0027]實施例1本實施例為碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法
[0028]組成及配比(重量百分比):
[0029]TiC 42.5%, TiCN 12%, WC 7.5%, MoC 2%, Ni 36%
[0030]制備方法:
[0031]步驟(1):按以上配比進行配料，將各原料粉末依次加入球磨機中；
[0032]步驟(2):加入石蠟成型劑，用量為混合料重量的3.5%，將混合料放入球磨機中進行濕磨，以直徑6.35mm硬質(zhì)合金合金球為球磨介質(zhì)，球磨時間為72小時；
[0033]步驟(3):球磨后的漿料過300目篩，于100°C溫度下干燥8小時，干燥后將粉末放于模具中，壓制成型；
[0034]步驟(4):真空燒結(jié)，真空度為10_20Pa，得到碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料。
[0035]得到的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，進行少量磨削精加工，得到高速線材導(dǎo)輪。
[0036]經(jīng)檢測，得到的材料硬度為HRA85.5，密度6.32g/cm3，TRS: 2250N/mm2。用于高速線材軋制生產(chǎn)，連續(xù)24小時后仍完好如初，是現(xiàn)有在用導(dǎo)輪壽命的12倍。
[0037]實施例2本實施例為碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法
[0038]組成及配比(重量百分比):
[0039]TiC 43%, TiCN 10%, WC 9%, MoC 2%, Ni 36%
[0040]制備方法:
[0041]步驟(1):按以上配比進行配料，將各原料粉末依次加入球磨機中；
[0042]步驟(2):加入石蠟成型劑，用量為混合料重量的3.5%，將混合料放入球磨機中進行濕磨，以直徑6.35mm硬質(zhì)合金合金球為球磨介質(zhì)，球磨時間為72小時；
[0043]步驟(3):球磨后的漿料過300目篩，于100°C溫度下干燥8小時，干燥后將粉末放于模具中壓制，直接成型為導(dǎo)輪形狀；
[0044]步驟(4):真空燒結(jié)，真空度為10_20Pa，得到碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料。
[0045]將得到的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料進行少量磨削精加工，得到高速線材導(dǎo)輪。經(jīng)檢測，得到的材料硬度為HRA85.8，密度6.42g/cm3，TRS:2300N/mm2。。
[0046]實施例3本實施例為碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法
[0047]組成及配比(重量百分比):
[0048]TiC 40%, TiCN 14%, WC 5%, MoC 5%, Ni 36%
[0049]制備方法:
[0050]步驟⑴:按以上配比進行配料，將各原料粉末依次加入球磨機中；
[0051]步驟(2):加入石蠟成型劑，用量為混合料重量的3.5%，將混合料放入球磨機中進行濕磨，以直徑6.35mm硬質(zhì)合金合金球為球磨介質(zhì)，球磨時間為72小時；
[0052]步驟(3):球磨后的漿料過300目篩，于100°C溫度下干燥8小時，干燥后將粉末放于模具中，壓制成型；
[0053]步驟(4):真空燒結(jié)，真空度為10_20Pa，得到碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料。
[0054]對得到的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料進行少量磨削精加工，得到高速線材導(dǎo)輪。經(jīng)檢測，得到的材料硬度為HRA85.0，密度6.32g/cm3，TRS:20500N/mm2。
[0055]實施例4本實施例為碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法
[0056]組成及配比(重量百分比):
[0057]TiC 45.5%, TiCN 9%, WC 10.5%, MoC 2%, Ni 33%
[0058]制備方法:
[0059]步驟⑴:按以上配比進行配料，將各原料粉末依次加入球磨機中；
[0060]步驟(2):加入石蠟成型劑，用量為混合料重量的3.5%，將混合料放入球磨機中進行濕磨，以直徑6.35mm硬質(zhì)合金合金球為球磨介質(zhì)，球磨時間為72小時；
[0061]步驟(3):球磨后的漿料過300目篩，于100°C溫度下干燥8小時，干燥后將粉末放于模具中，壓制成型；
[0062]步驟(4):真空燒結(jié)，真空度為10_20Pa，得到碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料。
[0063]對得到的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料進行少量磨削精加工，得到高速線材導(dǎo)輪。經(jīng)檢測，得到的材料硬度為HRA87.0，密度6.4g/cm3，TRS:1950N/mm2。。
[0064]實施例5本實施例為碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料及其制備方法
[0065]組成及配比(重量百分比):
[0066]TiC 39.5%, TiCN 15%, WC 4.5%, MoC 5%, Ni 36%
[0067]制備方法:
[0068]步驟⑴:按以上配比進行配料，將各原料粉末依次加入球磨機中；
[0069]步驟(2):加入石蠟成型劑，用量為混合料重量的3.5%，將混合料放入球磨機中進行濕磨，以直徑6.35mm硬質(zhì)合金合金球為球磨介質(zhì)，球磨時間為72小時；
[0070]步驟(3):球磨后的漿料過300目篩，于100°C溫度下干燥8小時，干燥后將粉末放于模具中，壓制成型；
[0071]步驟(4):真空燒結(jié)，真空度為10_20Pa，得到碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料。
[0072]對得到的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料進行少量磨削精加工，得到高速線材導(dǎo)輪。經(jīng)檢測，得到的材料硬度為HRA87.5，密度6.30g/cm3, TRS: 1900N/mm2o
【權(quán)利要求】
1.碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，其特征在于，由如下重量百分比的成分制成: TiC 39.5%~45.5%，TiCN 9%~15%，WC 4.5%~10.5%，MoC 2%~5%，Ni33%~39%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，其特征在于，由如下重量百分比的成分制成: TiC 40%~43%，TiCN 10 ~14%，WC 5%~9%，MoC 2%~5%，Ni35%~38%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料，其特征在于，由如下重量百分比的成分制成:
TiC 42.5%, TiCN 12%, WC 7.5%, MoC 2%, Ni 36%。
4.權(quán)利要求1至3任一項所述的碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟(1):按配方量配制原料粉末，混合得混合料； 步驟(2):加入石蠟成型劑，混合料球磨； 步驟(3):過篩、干燥， 壓制成型； 步驟(4):真空燒結(jié)，得到碳氮化鈦基硬質(zhì)合金高速線材導(dǎo)輪材料。
【文檔編號】C22C1/05GK104131206SQ201410401792
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】汪建昌, 彭紹雨 申請人:成都西頓硬質(zhì)合金有限公司