CN107244661A - 一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法 - Google Patents

一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107244661A
CN107244661A CN201710437005.4A CN201710437005A CN107244661A CN 107244661 A CN107244661 A CN 107244661A CN 201710437005 A CN201710437005 A CN 201710437005A CN 107244661 A CN107244661 A CN 107244661A
Authority
CN
China
Prior art keywords
yuan
hard alloy
solid solution
parts
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710437005.4A
Other languages
English (en)
Inventor
郭伟
张平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha Wing High High-Tech New Materials Co ltd
Original Assignee
Changsha Wing High High-Tech New Materials Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha Wing High High-Tech New Materials Co ltd filed Critical Changsha Wing High High-Tech New Materials Co ltd
Priority to CN201710437005.4A priority Critical patent/CN107244661A/zh
Publication of CN107244661A publication Critical patent/CN107244661A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/0828—Carbonitrides or oxycarbonitrides of metals, boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/04—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbonitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种五元硬质合金用固溶体和金属陶瓷刀具及其制备方法。该五元硬质合金用固溶体的化学式为（W0.26‑0.33Ta0.19‑0.25Ti0.44‑0.54）（C0.70‑0.79N0.20‑0.29），其制备方法包括如下步骤：按重量份分别称取32~37份WC，27~32份Ta2O5，19~24份TiO2以及10~15份炭黑粉末，球磨然后干燥，获得混合料粉末，压制成坯料后，转入真空反应器中，在通N2气氛、1600~1800℃下碳化还原反应1.5~2.5h，再在N2气氛、1800~1900℃下固溶反应3~5h，获得（W，Ta，Ti）（C，N）五元硬质合金用固溶体粉末。本发明制备的五元硬质合金固溶体的固溶度高、氧含量低，性能优异，能大大提高刀具的性能，利用本发明的五元硬质合金固溶体制备金属陶瓷刀具材料，能获得力学性能优异的刀具材料。

Description

一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法
技术领域
本发明属于硬质合金领域，具体涉及一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法。
背景技术
为了改善TiCN金属陶瓷刀具材料的切削性能，人们常加入WC、TaC来改善金属陶瓷刀具材料的高温红硬性，以扩大金属陶瓷刀具的应用范围，一般情况下都是以WC、TaC单质形式加。科学工作者经过大量的试验发现WC、TaC以（W，Ti，Ta）C固溶体的形式加入时，能最大幅度的提升TiCN基金属陶瓷的切削性能，但是刀具材料中C/N比难以精确控制，导致材料的性能不理想。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种新型五元（W，Ta，Ti）（C，N）固溶体及其制备方法，以获得固溶度高、纯度高的（W，Ta，Ti）（C，N）五元固溶体。
本发明的技术方案为：一种五元硬质合金用固溶体，所述五元硬质合金用固溶体的化学式为（W0.26-0.33Ta0.19-0.25Ti0.44-0.54）（C0.70-0..8N0.20-0.3）。
优选地，所述五元硬质合金用固溶体的化学式为（W0.28-0.32Ta0.20-0.24Ti0.46-0.50）（C0.73-0.77N0.23-0.27）。
优选地，所述五元硬质合金用固溶体的化学式为（W0.3Ta0.22Ti0.48）（C0.75N0.25）。
优选地，所述五元硬质合金用固溶体的平均粒度为2~3μm。
本发明中，如上所述的五元硬质合金用固溶体的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份分别称取32~37份WC，27~32份Ta2O5，19~24份TiO2以及10~15份炭黑粉末，混合得到原料混合物；
（2）向步骤（1）中获得的原料混合物中加入球磨介质，通过滚动球磨将原料混合均匀，获得混合物料浆，其中球料比为2~4:1，球磨时间为10~14h；
（3）将混合物料浆转入真空干燥箱内，在-0.06~-0.02Mpa压力、70~80℃温度下干燥，擦筛，获得粒径为0.5~1mm的混合料粉末；
（4）将混合料粉末以0.4~0.8MPa的压力压制成料坯；
（5）将压制好的料坯转入真空反应器中，在N2气氛、1600~1800℃下碳化还原反应1.5~2.5h，再在N2气氛、1800~1900℃下固溶反应3~5h，获得（W，Ta，Ti）（C，N）五元硬质合金用固溶体粉末。
优选地，按重量份计，步骤（1）中原料混合物的组成为：34.61份WC、29.33份Ta2O5、22.19份TiO2和13.87份炭黑粉末。
进一步地，步骤（2）中球磨介质为酒精。
本发明以WC为W源，TiO2作为Ti源，Ta2O5作为Ta源，再配以一定量的炭黑粉末，在N2气氛下进行还原碳化-固溶反应，从而制得所需的固溶体粉末。通过本方法制备所得的固溶体粉末具有很好的固溶度，通过XRD分析为单相结构，同时产品的纯度高，氧含量低，成分可控。
进一步地，步骤（2）中球料比为3:1，球磨时间为12h。
进一步地，步骤（3）中的干燥压力为-0.04Mpa，干燥温度为75℃。
进一步地，步骤（5）中碳化还原反应时间为2h，固溶反应时间为3h。
制备TiCN金属陶瓷刀具材料时，将WC、TaC以五元新型固溶体（W，Ti，Ta）（C，N）的方式加入时就能完全解决材料中C/N比的难以精确控制的问题，以充分发挥WC、TaC的协同作用，最大极限的发挥出WC的耐磨性和TaC的高温红硬性，从而生产出质量稳定且性能优异的金属陶瓷刀具材料。
本发明制备的五元硬质合金固溶体的固溶度高、氧含量低，性能优异，利用本发明的五元硬质合金固溶体制备金属陶瓷刀具材料，能提高刀具材料的抗弯强度和韧性，获得使用寿命较长的刀具材料。
附图说明
图1是本发明实施例1中的固溶体粉末的XRD图谱。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施方式中，五元硬质合金用固溶体的制备，包括如下步骤：
（1）按重量份分别称取34.61份WC，29.33份Ta2O5，22.19份TiO2以及13.87份炭黑粉末，混合得到原料混合物；
（2）以酒精作为球磨介质，通过滚动球磨将原料混合均匀，获得混合物料浆，其中球料比为3:1，球磨时间为12h；
（3）将混合物料浆转入真空干燥箱内，在-0.04Mpa压力、75℃温度下干燥，擦筛，获得粒径为0.5~1mm的混合料粉末；
（4）将混合料粉末以0.6MPa的压力压制成一定形状的料坯；
（5）将压制好的料坯转入真空反应器中，在通N2气氛、1700℃下碳化还原反应2h，再在N2气氛、1900℃下固溶反应3h，获得（W，Ta，Ti）（C，N）五元硬质合金用固溶体粉末。
按照实施例1的方法，得到最终组织为（W0.3Ta0.22Ti0.48）（C0.75N0.25）的固溶体粉末，该固溶体粉末的化学组成如见表1所示。
表1固溶体化学成份
元素 W Ti Ta CT CF N O
测试值（wt.%） 42.24 17.6 30.9 6.5 0.02 2.6 0.08
由上表可以看出所制得粉末成分基本与设计值相符，氧含量很低（≤0.1%），粉末具有较高的纯度（＞99.5%）；其中，CT是固溶体的总碳含量，CF是固溶体中没有固溶好的游离碳含量，CF和O都属于杂项，含量越小越好。
将图1中固溶体粉末的XRD图谱与相应标准PDF卡片对比可知，所得固溶体粉末为单相物质，且结晶度高。
本实施例中，利用（W0.3Ta0.22Ti0.48）（C0.75N0.25）固溶体粉末制备金属陶刀具材料，具体包括如下步骤：
（1）按照配方：50wt.%TiC0.7N0.3，25wt.%（W0.3Ta0.22Ti0.48）（C0.75N0.25）、7wt.%Co、8wt.%Ni和10wt.%Mo2C，分别称取Co、Ni、Mo2C、（W0.3Ta0.22Ti0.48）（C0.75N0.25）和TiC0.7N0.3，混合；
（2）以己烷为湿磨介质，球磨70h，以将原料均匀混合，其中，球料比为4:1；
（3）再参蜡混合2h，干燥制粒后压成刀片毛坯，在1470℃、4~6MPa条件下，低压烧结1.5h，获得金属陶瓷刀具材料。
其中，步骤（2）中己烷的添加量为每公斤粉末原料添加400毫升。
检测结果显示，该刀具材料的抗弯强度达到2285MPa，硬度达到92HRA，表现出极好的力学性能。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种五元硬质合金用固溶体，其特征在于，所述五元硬质合金用固溶体的化学式为（W0.26-0.33Ta0.19-0.25Ti0.44-0.54）（C0.70-0.8N0.20-0.30）。
2.根据权利要求1所述的五元硬质合金用固溶体，其特征在于，所述五元硬质合金用固溶体的化学式为（W0.28-0.32Ta0.20-0.24Ti0.46-0.50）（C0.73-0.77N0.23-0.27）。
3.根据权利要求1所述的五元硬质合金用固溶体，其特征在于，所述五元硬质合金用固溶体的化学式为（W0.3Ta0.22Ti0.48）（C0.75N0.25）。
4.根据权利要求1所述的五元硬质合金用固溶体，其特征在于，所述五元硬质合金用固溶体的平均粒度为2~3μm。
5.一种如权利要求1~4任一项所述的五元硬质合金用固溶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按重量份分别称取32~37份WC，27~32份Ta2O5，19~24份TiO2以及10~15份炭黑粉末，混合得到原料混合物；
（2）向步骤（1）中获得的原料混合物中加入球磨介质，通过滚动球磨将原料混合均匀，获得混合物料浆，其中球料比为2~4:1，球磨时间为10~14h；
（3）将混合物料浆转入真空干燥箱内，在-0.06~-0.02Mpa压力、70~80℃温度下干燥，擦筛，获得粒径为0.5~1mm的混合料粉末；
（4）将混合料粉末以0.4~0.8MPa的压力压制成料坯；
（5）将压制好的料坯转入真空反应器中，在N2气氛、1600~1800℃下碳化还原反应1.5~2.5h，再在N2气氛、1800~1900℃下固溶反应3~5h，获得（W，Ta，Ti）（C，N）五元硬质合金用固溶体粉末。
6.根据权利要求5所述的五元硬质合金用固溶体的制备方法，其特征在于，按重量份计，步骤（1）中原料混合物的组成为：34.61份WC、29.33份Ta2O5、22.19份TiO2和13.87份炭黑粉末。
7.根据权利要求5所述的五元硬质合金用固溶体的制备方法，其特征在于，步骤（2）中球磨介质为酒精。
8.根据权利要求5所述的五元硬质合金用固溶体的制备方法，其特征在于，步骤（2）中球料比为3:1，球磨时间为12h。
9.根据权利要求5所述的五元硬质合金用固溶体的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的干燥压力为-0.04Mpa，干燥温度为75℃。
10.根据权利要求5所述的五元硬质合金用固溶体的制备方法，其特征在于，步骤（5）中碳化还原反应时间为2h，固溶反应时间为3h。
CN201710437005.4A 2017-06-12 2017-06-12 一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法 Pending CN107244661A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710437005.4A CN107244661A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710437005.4A CN107244661A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107244661A true CN107244661A (zh) 2017-10-13

Family

ID=60019064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710437005.4A Pending CN107244661A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107244661A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108018473A (zh) * 2017-12-07 2018-05-11 成都工具研究所有限公司 固溶体及其制成的金属陶瓷刀具材料
CN109136709A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 攀枝花学院 碳氮化钒钛固溶体及其硬质合金的生产方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1248233A (zh) * 1997-02-27 2000-03-22 Omg美国公司 制备亚微米过渡金属碳氮化物的方法
CN102719720A (zh) * 2011-03-29 2012-10-10 厦门钨业股份有限公司 一种（Ti,Mo,W(Ta,Nb)）（C,N）固溶体粉末的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1248233A (zh) * 1997-02-27 2000-03-22 Omg美国公司 制备亚微米过渡金属碳氮化物的方法
CN102719720A (zh) * 2011-03-29 2012-10-10 厦门钨业股份有限公司 一种（Ti,Mo,W(Ta,Nb)）（C,N）固溶体粉末的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIE WANG ET AL.: "The fabrication of multi-core structure cermets based on (Ti,W,Ta)CN and TiCN solid-solution powders", 《INT. JOURNAL OF REFRACTORY METALS AND HARD MATERIALS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108018473A (zh) * 2017-12-07 2018-05-11 成都工具研究所有限公司 固溶体及其制成的金属陶瓷刀具材料
CN108018473B (zh) * 2017-12-07 2021-01-05 成都工具研究所有限公司 固溶体及其制成的金属陶瓷刀具材料
CN109136709A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 攀枝花学院 碳氮化钒钛固溶体及其硬质合金的生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107552802B (zh) 一种金属陶瓷用碳氮化钛基固溶体粉末及制备方法
CN102719720B (zh) 一种(Ti,Mo,W(Ta,Nb))(C,N)固溶体粉末的制备方法
CN107345284B (zh) 采用Ni-Cu连续固溶体作粘结相的Ti基金属陶瓷材料
CN108018473A (zh) 固溶体及其制成的金属陶瓷刀具材料
CN102828096B (zh) 一种金属陶瓷切削工具材料及其制备方法
CN112647006B (zh) 一种以碳化钨为基础的硬质合金及其制备方法
CN104451321B (zh) 一种碳化钨钛铌锆固溶体粉末及其制备方法
CN104131191B (zh) 一种五元硬质合金用固溶体的制备方法
CN107245625A (zh) 一种碳化钨钛钽钼固溶体粉末及其制备方法
CN107244661A (zh) 一种五元硬质合金用固溶体及其制备方法
CN108358645A (zh) 一种制备高致密度二硼化铪陶瓷的方法
CN115044795A (zh) 一种纳米WC-Co硬质合金及其制备方法
CN103305712B (zh) 一种碳化钛基硬质合金的生产方法
CN102699337A (zh) 一种原生粉和再生粉混合的硬质合金粉合成制备方法
WO2019169744A1 (zh) 一种(WMo)C基硬质合金材质及其制备方法
CN107267836A (zh) 一种双晶硬质合金及其制备方法
CN111893339A (zh) 一种湿化学法制备高性能WC-8Co-Y2O3硬质合金的方法
CN106756389B (zh) 含锆固溶体（W，Nb，Zr）C及其制成的硬质合金刀具材料
CN109881071A (zh) 一种低成本模用硬质合金材料及其制备方法
CN107177767A (zh) 一种TiC金属陶瓷刀具材料及其制备方法
CN107245624A (zh) 一种五元固溶体及其制备方法
CN107177766A (zh) 一种金属陶瓷刀具材料及其制备方法
KR20060090937A (ko) 초경합금용 탄화탄탈륨 제조 방법
CN114752835B (zh) 一种具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN111218576B (zh) 一种非均匀合金的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171013

RJ01 Rejection of invention patent application after publication