CN102816964A

CN102816964A - 超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷工具的制备方法

Info

Publication number: CN102816964A
Application number: CN 201210087901
Authority: CN
Inventors: 刘昭晖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明涉及一种超细晶粒Ti(C，N)基金属陶瓷工具的制备方法，该Ti(C，N)基金属陶瓷是将Ti(C，N)粉、碳化钨粉、碳化钼粉、钴粉、镍粉，(Ta，Nb)C粉按比例进行配比均可混合，经过压制，烧洁工艺，制取Ti(C，N)基金属陶瓷工具，其生产过程主要是通过粉来治金的配料，压制、烧洁，同时通过各种金属和碳化物之间的高热固熔反应和粘结作用，促使合金晶粒反应完全，紧密结合。它是具有抗崩刃性和耐磨损性优良的金属陶瓷。拥有精良的导热性以及磨性，适合钢材的车削、槽、镗、孔、轴承及铣削加工。

Description

超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷工具的制备方法

技术领域：

本发明属于金属粉未冶金材料技术领域，具体涉及一种超细晶粒Ti(C，N)基金属陶瓷工具的制备方法。

背景技术：

众所周知，材料是人类文明的里程碑，是人类赖以生存和发展的重要物质基础。这是材料的使用、发现和发明，才使人类在与自然界的斗争中，走出混沌蒙昧的时代，发展到科学技术高度发达的今天。当今世界，能源、信息、材料已经成为人类现代文明进步的标志，继金属、有机高分子材料以后，金属陶瓷材料正已其卓越的性能、繁多的品种和广泛的用途进入各行各业，其发展之快，作用之大，另世人瞩目。金属陶瓷材料具有密度小、硬度高、耐磨、导热性好、比强度高、比模量高、高温、耐磨蚀和耐磨损等特性。在众多场合已被作为新材料的代名词，成为现代高新技术、新兴产业和传统工业技术改造的物质基础，也是发展现代国防所不可缺少的重要组成部分，引起了世界各国尤其是发达国家的高度重视，纷纷投入巨资进行研究开发，把金属陶瓷作为我国高技术发展的一个重要领域。

Ti(C，N)基金属陶瓷是一种颗粒型复合材料，是在TiC基金属陶瓷的基础上发展起来的新型金属陶瓷。Ti(C，N)基金属陶瓷具有高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蚀等一系列优良综合性能，在加工中显示出较高的红硬性和强度，它在相同硬度时耐磨性高于WCCo硬质合金，而其密度却只有硬质合金的1/2。因此，Ti(C，N)基金属陶瓷刀具在许多加工场合下可成功地取代WC基硬质合金而被广泛用作工具材料，填补了WC基硬质合金和Al2O3陶瓷刀具材料之间的空白。我国金属钴资资源较为贫乏，而作为一种战略性贵重金属，近年来钴的价格持续上场，因此，Ti(C，N)基金属陶瓷刀具材料的研制开发和广泛应用，不仅可推动我国硬质合金材料的升级换代，而且在提高国家资源保障程度方面也具有重要的意义。

而现有T₁(C，N)基金属陶瓷工具硬度低，强度差，切削和钻削性能差，韧性差，使用寿命短等缺陷。

发明内容：

本发明的目的是根据上述存在的问题，而研制一种超细晶粒T₁(C，N)基金属陶瓷工具的制备方法

本发明是通过在配料中采用添加多种碳化物、采用模压与挤压相结合的压制工艺、采用真空烧结与低压烧结相结合的烧结工艺，利用粉末冶金的原理，借用硬质合金的生产工艺，摸索出了一条生产超细晶粒Ti(C，N)基金属陶瓷工具的工艺路线。解决了现有Ti(C，N)基金属陶瓷工具的技术缺陷，精选原料，利用独特的配料、压制和烧结工艺，使合金晶粒度可达到0.8微米以下。与常规生产方式生产的Ti(C，N)基金属陶瓷工具相比，可得到组织更细小更均匀、致密性好、密度低、硬度高、强度高、切削和钻削性能好、韧性好、使用寿命长等特点。产品可达到以下技术指标：

硬度：92-93HRN 强度：2000-2100Mpa

密度：6.3-6.5g/cm³ 晶粒度：0.8微米

本发明是这样实现的，将Ti(C，N)粉、碳化钨粉、碳化锆粉、碳化钼粉、钴粉、镍粉，(Ta，Nb)C粉按比列进行配比均匀混合，经过压制、烧结工艺，制取Ti(C，N)基金属陶瓷工具。生产过程主要是通过粉末冶金的配料、压制、烧结理论来实现，同时通过各种金属和碳化物之间的高热固熔反应和粘结作用，促使合金晶粒反应完全，紧密结合。

生产制备工艺过程：

(1)原料：Ti(C，N)粉、碳化钨粉、碳化钼粉、钴粉、镍粉、(Ta，Nb)C粉，粉末的纯度要大于99.5％，粒度小于5微米；

(2)原料制配：

Ti(C，N)：50-70％钴粉：2.8-5.7％

碳化钨粉：8.5-14.2％镍粉：9.1-13.8％

碳化锆粉：0.2-0.8％ (Ta，Nb)C粉：1.8-5.8％

碳化钼粉：5.5-13.3％

(3)配料混合工艺制度(在湿磨机中进行)：

物料重量：100-200(kg/批)；

混合时间：40-90(小时)；

(4)压制：将混合均匀的物料经过掺胶制粒后进行压制(常规粉末冶金压制工艺，模压和挤压相结合)

(5)烧结：将压制后的半成品进行真空烧结和低压烧结；

烧结温度：1400-1500(℃)

(6)产品的包装与标识。

附图说明：

附图为本发明生产工艺流程图

具体实施方式：

本发明的Ti(C，N)基金属陶瓷切削工具具有如下特点：

1、公司生产的Ti(C，N)基金属陶瓷，是陶瓷与金属的合成词，区别于硬质合金的硬质成分属于WC系，金属陶瓷以Ti系碳化物、氮化物为主要成分，也被称为Ti系硬质合金。

2、ZYT15：Ti(C，N)基金属陶瓷，提高了化学稳定性和耐磨性，结合锋利的切刃槽型使用，无论在高速和低速条件下都能保证加工件的表面质量。韧性好，具有极好的抗塑性变形和积屑瘤性。适合于钢、不锈钢、铸铁的半精和精加工。

3、金属陶瓷刀片的特性：金属陶瓷刀片比陶瓷刀片韧性更高，比硬质合金更加耐磨且切削速度更快，金属陶瓷具有精湛的表面抛光技术以及高速加工技术。拥有对于低碳钢、碳素钢、合金钢和不锈钢的高速精加工及铣削技术，能达到精湛的车削、槽、镗孔、轴承及铣削加工水平。是具有抗崩刃性和耐磨损性优良的金属陶瓷。拥有精良的导热性以及磨性，钢材加工的最佳选择，适合钢材的车削、槽、镗孔、轴承及铣削加工。广泛覆盖了钢的精加工到粗加工领域。

4、硬度高达93.OHRA，强度高达2.0-2.1Gpa，密度6.3-6.5g/cm³，晶粒度小于0.8微米，属于超细金属陶瓷。技术关键点。

工艺路线的选择：本项目工艺路线不同于国外，而是借鉴了硬质合金的生产工艺，进行工艺优化，工艺参数便于控制。

添加剂的选择：

添加剂选择依据：促进晶粒发育完整、湿润性好，提高产品致密性，对产品各项指标不产生影响。据此选择了原料Ti(C，N)粉和碳化乌粉、碳化锆粉、碳化钼粉、钴粉、镍粉，(Ta，Nb)C粉等多种添加剂，这些物质相结合，既能促进促进晶粒发育完整，又能提高其致密性和强度、硬度、韧性等技术指标。

Claims

1.一种超细晶粒Ti(C，N)基金属陶瓷工具的制备方法，其特征是将Ti(C，N)粉、碳化钨粉、碳化钼粉钴粉、镍粉，(Ta，Nb)C粉按比列进行配比均匀混合，经过压制、烧结工艺，制取Ti(C，N)基金属陶瓷工具，生产过程主要是通过粉末冶金的配料、压制、烧结，同时通过各种金属和碳化物之间的高热固熔反应和粘结作用，促使合金晶粒反应完全，紧密结合。

2.一种超细晶粒Ti(C，N)基金属陶瓷工具的制备方法，其特征生产制备工艺如下：