CN103521770B

CN103521770B - TiCN基金属陶瓷

Info

Publication number: CN103521770B
Application number: CN201310429367.0A
Authority: CN
Inventors: 冯燕; 张平; 彭建财; 任达平
Original assignee: CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: CHENGDU TOOL RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2013-09-22
Filing date: 2013-09-22
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-09-22
Also published as: CN103521770A

Abstract

本发明为TiCN基金属陶瓷，解决巳有金属陶瓷刀具材料抗弯强度较低的问题。本发明的TiCN基金属陶瓷各组分重量百分比为：TiC_0.7N_0.3：40～50%，WC：5～10%，Mo₂C：5～10%，Ni：5～10%，Co：5～10%，其余为（W，Ti，Ta，Nb）C多元复式碳化物，在该多元复式碳化物中，WC40%-TiC40%-TaC10%-？NbC10%。经过湿磨、过滤、喷雾干燥制粒、压制成型、烧结工序制备出金属陶瓷刀具材料，本发明制成的金属陶瓷刀片具有高硬度、高强度、高韧性，可用于轴承钢及普通钢的（半）精加工。

Description

TiCN基金属陶瓷

技术领域：

本发明涉及刀具材料，特别涉及轴承钢及普通钢的（半）精加工的刀具金属陶瓷材料。

背景技术：

金属陶瓷材料制作的刀具硬度高、耐磨损且具有高的高温抗软化能力和抗氧化能力，作为传统WC-Co硬质合金的替代材料正越来越受到关注，但其存在抗破损性能差及韧性低等问题，因此，长期以来对金属陶瓷刀具进行增韧一直是大家努力的方向。

目前金属陶瓷的制备配方主要为TiCN+WC+Mo₂C +其他金属的碳化物+粘结剂，从配方上来看会造成TiCN基金属陶瓷的复杂晶相结构，烧结上多为预脱除成型剂预烧，再在加压炉中进行终烧的方式，材质经过两次烧结后，性能受到很大影响。

发明内容：

本发明的目的是提供一种具有高硬度、高抗弯强度、高韧性，可用于轴承钢及普通钢的（半）精加工刀具的TiCN基金属陶瓷。

本发明是这样实现的：

TiCN基金属陶瓷，其各组分原料重量百分比为：TiC_0.7N_0.3：40～50%，WC：5～10%，Mo₂C：5～10%， Ni：5～10%，Co：5～10%，其余为（W，Ti，Ta，Nb）C多元复式碳化物，在该多元复式碳化物中，WC40%-TiC40%-TaC10%- NbC10%。其制备方法包括如下步骤：

（1）按组分配料，将配制好的原料加入滚筒球磨机进行湿磨；

（2）球磨到规定时间后，将料浆进行过滤，采用喷雾干燥器进行雾化干燥制粒；

（3）将粒料压制成型后，放入脱脂加压一体炉中进行烧结，制得TiCN基金属陶瓷。

所述TiCN基金属陶瓷的制备方法：

（1）球磨介质为酒精，酒精与原料液固比为600ml/Kg，球与原料重量比为6：1，球磨机转速为50r/min，球磨时间为72小时；

（2）在湿磨前先按球料比加入Ф8的YG8硬质合金球，将重为混合原材料4%的成型剂石蜡加入球磨机，并在球磨机上通入<15℃的冷冻水，球磨2小时后，再加入混合原材料；

（3）烧结在脱脂加压一体炉中进行，温度为1440℃，保温60分钟后通入4MP的氩气，在1小时内迅速降温到800℃以下，防止晶粒长大，烧结出成品。

本发明制备工艺简单，采用一次烧结方式制备，TaC、NbC、TiC以多元复式碳化物的形式加入，成品抗弯强度高，硬度、韧性高，可用于轴承钢及普通钢的（半）精加工刀具。

具体实施方式：

实施例1：

本实施例采取以下技术方案：TiC_0.7N_0.3:50%，WC：5%，Mo₂C：10%， Ni：5%，Co：5%，（W，Ti，Ta，Nb）C：25%，在球磨机中加入Ф8的YG8硬质合金球，球料重量比为6：1，将混合原材料重的4%成型剂石蜡加入球磨机，并在球磨机上通入<15℃的冷冻水，球磨2小时后，加入球磨介质酒精，液固比为600ml/Kg，再加入按上述材料配方配好的混合原材料，进行湿磨，球磨时间为72小时。球磨到点后将料浆进行过滤，采用喷雾干燥器进行雾化干燥制粒，得到的喷雾干燥混合粒料为100μ左右的空心圆球混合料。将粒料压制成型后，放入300Kg脱脂加压烧结一体炉中进行烧结，温度为1440℃，保温60分钟后加入4MP的氩气，在1小时内迅速降温到800℃以下，实现快冷处理，烧结出的成品抗弯强度为1950Mpa，洛氏硬度（HRA）为92。

对比例1：

TiC_0.7N_0.3:50%，WC：15%，Mo₂C：10%， Ni：5%，Co：5%， TiC：10%， TaC：2.5%， NbC：2.5%，制备方法与实施例1一致，烧结出的成品抗弯强度为1600 Mpa，洛氏硬度（HRA）为92。

对比例2：

混合料配方和制备方法与实施例1一致，只是烧结采用先在真空炉内脱除成型剂，再置于低压炉内烧结的方式，温度为1440℃，保温60分钟后加入4MP的氩气，在1小时内迅速降温到800℃以下，烧结出的成品抗弯强度为1700Mpa，洛氏硬度（HRA）为92。

实施例2：

TiC_0.7N_0.3：40%，WC：10%，Mo₂C：5%， Ni：10%，Co：10%，（W，Ti，Ta，Nb）C：25%。制备方法与实施例1一致，烧结出的成品抗弯强度为2100 Mpa，洛氏硬度（HRA）为91。

对比例3：TiC_0.7N_0.3：40%，WC：20%，Mo₂C：5%， Ni：10%，Co：10%， TiC：10%，TaC：2.5%， NbC：2.5%。制备方法与实施例1一致，烧结出的成品抗弯强度为1700Mpa，洛氏硬度（HRA）为91。

对比例4：混合料配方和制备方法与实施例2一致，烧结方法与对比例2一致，烧结出的成品抗弯强度为1900Mpa，洛氏硬度（HRA）为91。

实施例3：

TiC0.7N0.3：44%，WC：8%，Mo2C：7%， Ni：8%，Co：7%，（W，Ti，Ta，Nb）C：26%。制备方法与实施例1一致，烧结出的成品抗弯强度为2000 Mpa，洛氏硬度（HRA）为92。

对比例5：TiC_0.7N_0.3：44%，WC：18.4%，Mo₂C：7%， Ni：8%，Co：7%， TiC：10.4%，TaC：2.6%， NbC：2.6%。制备方法与实施例1一致，烧结出的成品抗弯强度为1700Mpa，洛氏硬度（HRA）为92。

对比例6：混合料配方和制备方法与实施例3一致，烧结方法与对比例2一致，烧结出的成品抗弯强度为1800Mpa，洛氏硬度（HRA）为92。

由此可见，TaC、NbC、TiC以多元复式碳化物的形式加入，并采用一次烧结方式制备出的TiCN基金属陶瓷刀具材料性能更优异。

Claims

1.TiCN基金属陶瓷，其特征在于其各组分重量百分比为：TiC_0.7N_0.3：40～50%，WC：5～10%，Mo₂C：5～10%， Ni：5～10%，Co：5～10%，其余为（W，Ti，Ta，Nb）C多元复式碳化物，在该多元复式碳化物中WC40%-TiC40%-TaC10%- NbC10%，其制备方法包括如下步骤：

（1）按组分配料，将配制好的原料加入滚筒球磨机进行湿磨，球与原料比为6:1，在湿磨前先按球与原料比加入Ф8的YG8硬质合金球，将重为原料4%的成型剂石蜡加入球磨机，并在球磨机上通入<15℃的冷冻水，球磨2小时后，再加入原料湿磨，

（2）球磨介质为酒精，酒精与原料液固比为600ml/Kg，球磨机转速为50r/min，球磨时间为72小时，球磨到规定时间后，将料浆进行过滤，采用喷雾干燥器进行雾化干燥制粒；

（3）将粒料压制成型后，放入脱脂加压一体炉中进行烧结，烧结在脱脂加压一体炉中进行，温度为1440℃，保温60分钟后通入4MPa的氩气，在1小时内迅速降温到800℃以下，制得TiCN基金属陶瓷。