CN104844218B - 一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末 - Google Patents
一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于新材料制备领域，具体提供了一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末的制备方法，其制备方法为：按重量份计算，将25份‑30份的二氧化钛﹑10份‑13份的碳化钨﹑12份‑20份的氧化铌﹑20份‑25份的氮化钛与15份‑20份的碳黑混合均匀，将混合后的物料在高温卧式碳管炉中于2000℃~2200℃下进行碳化2~3小时，冷却得到块状的碳氮化钨钛铌固溶体，再球磨得到Fsss粒度为1.5~4微米的单相碳氮化钨钛铌固溶体粉末。该碳氮化钨钛铌固溶体粉末在硬质合金中除了提高硬质合金的耐高温性能外，还可提高硬质合金的断裂韧性。
Description
技术领域
本发明属于新材料制备领域，采用物料均匀混合与高温碳化相结合的方法制取的碳氮化钨钛铌固溶体粉末。
背景技术
硬质合金切削刀具在切削钢材时由于被加工材质硬度的不断提高以及切削速度的提高，对合金的高温性能和高温下的断裂韧性也提出了更高的要求。在现有的切削刀具硬质合金牌号中加入TiC可增加硬质合金的抗热冲击，抗热压及抗氧化的能力和提高硬质合金的热硬度技术中，加入NbC可提高合金的高温硬度，加入TiN可细化晶粒组织，提高合金的韧性。
研制出新的碳氮化钨钛铌固溶体粉末，使得硬质合金具有更高的耐高温性能和高温下的韧性，具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末，该碳氮化钨钛铌固溶体粉末为单相，制备方法简单，且该碳氮化钨钛铌固溶体粉末在硬质合金中除了提高硬质合金的耐高温性能外，还可提高硬质合金的断裂韧性。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末，其制备方法为：
a、按重量份计算，25份-30份的二氧化钛﹑10份-13份的碳化钨﹑12份-20份的氧化铌﹑20份-25份的氮化钛与15份-20份的碳黑混合均匀，然后将混合后的物料装入石墨舟皿中并压紧；
b、将装好物料的石墨舟皿推入高温卧式碳管炉中进行碳化，碳化温度1800℃～2200℃，推舟时间为每舟40～60分钟，高温碳化时间为2～3小时；然后冷却3～6小时，得块状的碳氮化钨钛铌固溶体；
c、将块状的碳氮化钨钛铌固溶体球磨，得到Fsss粒度为1.5微米～4微米的单相碳氮化钨钛铌固溶体粉末。
步骤a中所述混合优选采用双锥混料器，混料时间为4h-8h，混料量为100-300kg/炉。
步骤b中所述高温碳化以反应产生的CO作为自保护气体，防止空气的渗入。
所述二氧化钛﹑氧化钽﹑氧化铪的杂质的质量百分含量要求为：Fe：<0.05％，Ca：<0.01％，Al<0.01％，Si<0.02％，Na<0.01％。
下面对本发明做进一步的解释和说明：
本发明的基本原理是：二氧化钛﹑氧化钽﹑氮化钛与碳黑反应均为稳定的化学反应，反应化学方程式为：
TiO2+3C＝TiC+2CO↑
Nb2O5+7C＝2NbC+5CO↑
WC+TiC+NbC+TiN＝(W,Ti,Nb)(C,N)
以上化学反应中产生大量的CO气体，作为自保护性气体。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、碳氮化钨钛铌固溶体粉末主要应用领域为切削钢材刀具用硬质合金，其作用显著增加硬质合金的高温硬度和提高硬质合金的断裂韧性。
2、碳氮化钨钛铌固溶体粉末的制备方法流程短、操作易于实现、投资少。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1：
将购买得到的17.8公斤钨粉﹑41.0公斤二氧化钛﹑22.5公斤氧化铌﹑33.0公斤氮化钛与26.41公斤碳黑混合5小时后，装入石墨舟皿压紧，进高温碳管炉碳化，推舟时间为每舟45分钟，碳化温度为2000℃，从高温区冷却4小时后出舟球磨，得到Fsss粒度为2.5微米的单相碳氮化钨钛铌固溶体粉末。主要性能指标如表1。
实施例2：
将购买得到的19公斤钨粉﹑43.0公斤二氧化钛﹑24.8公斤氧化铌﹑32.0公斤氮化钛与28.1公斤碳黑混合5.5小时后，装入石墨舟皿压紧，进高温碳管炉碳化，推舟时间为每舟50分钟，碳化温度为2000℃，冷却4小时后出舟球磨，得到Fsss粒度为2.1微米的单相碳氮化钨钛铌固溶体粉末。主要性能指标如表2。
表1实施例1例制备的单相碳氮化钨钛铌固溶体粉末的性能指标
表2实施例2例制备的单相碳氮化钨钛铌固溶体粉末的性能指标
Claims (4)
1.一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末，其特征在于，其制备方法为：
a、按重量份计算，25 份-30 份的二氧化钛﹑10 份-13 份的碳化钨﹑12 份-20 份的五氧化二铌﹑20 份-25 份的氮化钛与15 份-20 份的碳黑混合均匀，然后将混合后的物料装入石墨舟皿中并压紧；
b、将装好物料的石墨舟皿推入高温卧式碳管炉中进行碳化，碳化温度2000℃~2200℃，推舟时间为每舟40~60 分钟，高温碳化时间为2~3 小时；然后冷却3~6 小时，得块状的碳氮化钨钛铌固溶体；
c、将块状的碳氮化钨钛铌固溶体球磨，得到Fsss 粒度为1.5 微米～ 4 微米的单相碳氮化钨钛铌固溶体粉末。
2. 根据权利要求1 所述的碳氮化钨钛铌固溶体粉末，其特征在于，步骤a 中所述混合采用双锥混料器，混料时间为4h-8h，混料量为100-300kg/ 炉。
3. 根据权利要求1 所述的碳氮化钨钛铌固溶体粉末，其特征在于，步骤b 中所述高温碳化以反应产生的CO 作为自保护气体，防止空气的渗入。
4. 根据权利要求1 所述的碳氮化钨钛铌固溶体粉末，其特征在于，所述二氧化钛﹑五氧化二铌的杂质的质量百分含量要求为：Fe<0.05%，Ca<0.01%，Al<0.01%，Si<0.02%，Na<0.01%。
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