CN110684919A - 一种耐磨、耐腐蚀Ti（C，N）金属陶瓷材料及制备方法 - Google Patents

一种耐磨、耐腐蚀Ti（C，N）金属陶瓷材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料，由下述质量百分比的粉末原料组成：TiC 28‑45％；TiN 3‑5％；Ni 35‑50％；Cr 11‑13％；余量为4‑6％的Mo、Ti、Al、Cr3C2、VC混合。其制备方法为将原料粉末按照配比配制成混合粉末，混合粉末在真空振动混料机混料，混料后不需要添加任何成型剂，采取模压成型压制成坯料，坯料经塑封后，进行冷等静压，之后进行真空烧结。本发明金属陶瓷材料，具有耐磨、耐酸蚀、耐汽蚀性好，高强度、高硬度、制造工艺流程简洁，不需要添加成型剂、制造成本低等优点。

Description

一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料及制备方法
技术领域
本发明涉及金属陶瓷材料领域，特别提供一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料及制备方法。
背景技术
TiC-Ni金属陶瓷是20世纪20年代末出现的一种新型颗粒增强型复合材料，由于Co资源较少，价格较高，TiC-Ni金属陶瓷最初作为WC-Co系的替代材料。TiC-Ni金属陶瓷具有优良的抗氧化、耐磨性能和比重低的特点。Mo元素的添加可以改善镍对TiC的润湿性并抑制TiC晶粒的长大，合金强度大大提升，从而耐磨性能也有显著提升。
Ti(C，N)金属陶瓷是在TiC金属陶瓷基础上发展过来的。用TiN代替TiC金属陶瓷中部分TiC，制成的Ti(C，N)金属陶瓷具有更好地强度和耐磨性能。这些金属陶瓷已经广泛应用于车刀、钻头、铣刀、模具等。然而，镍基、镍钴基Ti(C，N)金属陶瓷抗氧化性不理想，耐蚀性能较差，在石化企业中应用寿命较短，出现大面积的汽蚀、酸蚀等现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料及制备方法，可以解决镍基、镍钴基Ti(C，N)金属陶瓷抗氧化性不理想，耐蚀性能较差，寿命较短的问题。
本发明的技术方案是：一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料，所述金属陶瓷材料以Ti(C，N)颗粒为硬质相，以Ni、Cr合金为粘结相，由下述质量百分比的粉末原料组成：TiC 28-45％；TiN 3-5％；Ni 35-50％；Cr 11-13％；余量为4-6％的Mo、Ti、Al、Cr3C2、VC混合。
所述的耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料的制备方法，将原料粉末按照配比配制成混合粉末，混合粉末在真空振动混料机混料，混料后不需要添加任何成型剂，采取模压成型压制成坯料，坯料经塑封后，进行冷等静压，之后进行真空烧结。
具体按照如下步骤进行制备：
(1)按照比例进行原料组配；
(2)将配好的混合物料装下真空振动混料机中混料，球料比3：1-5：1，振动频率1500-3000次/min，真空混料4-12小时；
(3)将步骤(2)中得到的粉料模压成型，模压成型压力150-160Mpa，保压时间20-30S；
(4)将压坯进行真空封装，加热时间2-4S，抽气时间3-6S；
(5)将真空封装好的坯料进行冷等静压，压制压力180-200Mpa，保压时间10-20S；
(6)将压坯置入真空烧结炉中真空烧结，烧结温度1300-1450℃，保温时间60-120min，随后控温降温至900℃，随炉冷至100℃以下出炉；固相烧结时真空度小于7*10-2Pa，液相烧结时真空度小于4*10-1Pa。
采用该方法制备的金属陶瓷材料性能为：硬度(HRC)52-63，抗弯强度≥1700MPa，密度≥6.45g/cm3，致密度≥99.5％。
本发明具有以下有益的效果：
本发明金属陶瓷材料，具有耐磨、耐酸蚀、耐汽蚀性好，高强度、高硬度、制造工艺流程简洁，不需要添加成型剂、制造成本低等优点。该材料是制作聚乙烯、聚丙烯塑料挤压造粒模板造粒带的优质材料，其使用效果明显优于硬质合金及其他金属陶瓷产品。也可用该材料制作切粒刀、模具、高温耐磨轴、轧机导板等装置上。
附图说明
图1为本发明耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料的制备流程图；
图2为本发明耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料的烧结工艺曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：
一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料，由下述质量百分比的粉末原料组成：TiC44％；TiN 4％；Ni 36％；Cr 11％；Mo 1.5％；Ti 1.5％；Al 1％；Cr3C2 0.5％；VC 0.5％；
其制备方法按照如下步骤进行制备：
(1)按照比例进行原料组配；
(2)将配好的混合物料装下真空振动混料机中混料，球料比3：1，振动频率1500次/min，真空混料8小时；
(3)将步骤(2)中得到的粉料模压成型，模压成型压力150Mpa，保压时间20S，压坯尺寸100mm*130mm*25mm，压坯尺寸规整，表面无裂纹；
(4)将压坯进行真空封装，加热时间2S，抽气时间5S；
(5)将真空封装好的坯料进行冷等静压，压制压力200Mpa，保压时间20S；
(6)将压坯置入真空烧结炉中真空烧结，烧结温度1430℃，保温时间120min；固相烧结时真空度小于7*10-2Pa，液相烧结时真空度小于4*10-1Pa。
实施例2：
一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料，由下述质量百分比的粉末原料组成：TiC38％；TiN 4％；Ni 41％；Cr 12％；Mo 1.5％；Ti 1.5％；Al 1％；Cr3C2 0.5％；VC 0.5％；
其制备方法按照如下步骤进行制备：
(1)按照比例进行原料组配；
(2)将配好的混合物料装下真空振动混料机中混料，球料比5：1，振动频率3000次/min，真空混料4小时；
(3)将步骤(2)中得到的粉料模压成型，模压成型压力150Mpa，保压时间25S，压坯尺寸100mm*130mm*25mm，压坯尺寸规整，表面无裂纹；
(4)将压坯进行真空封装，加热时间3S，抽气时间3S；
(5)将真空封装好的坯料进行冷等静压，压制压力190Mpa，保压时间15S；
(6)将压坯置入真空烧结炉中真空烧结，烧结温度1410℃，保温时间120min；固相烧结时真空度小于7*10-2Pa，液相烧结时真空度小于4*10-1Pa。
实施例3：
一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料，由下述质量百分比的粉末原料组成：TiC36％；TiN 4％；Ni 42％；Cr 12％；Mo 2％；Ti 2％；Al 1％；Cr3C2 0.5％；VC 0.5％；
其制备方法按照如下步骤进行制备：
(1)按照比例进行原料组配；
(2)将配好的混合物料装下真空振动混料机中混料，球料比4：1，振动频率2000次/min，真空混料8小时；
(3)将步骤(2)中得到的粉料模压成型，模压成型压力150Mpa，保压时间25S，压坯尺寸100mm*130mm*25mm，压坯尺寸规整，表面无裂纹；
(4)将压坯进行真空封装，加热时间4S，抽气时间6S；
(5)将真空封装好的坯料进行冷等静压，压制压力190Mpa，保压时间15S；
(6)将压坯置入真空烧结炉中真空烧结，烧结温度1380℃，保温时间120min；固相烧结时真空度小于7*10-2Pa，液相烧结时真空度小于4*10-1Pa。
实施例4：
一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料，由下述质量百分比的粉末原料组成：TiC30％；TiN 3％；Ni 50％；Cr 13％；Mo 1％；Ti 1％；Al 1％；Cr3C2 0.5％；VC 0.5％；
其制备方法按照如下步骤进行制备：
(1)按照比例进行原料组配；
(2)将配好的混合物料装下真空振动混料机中混料，球料比3：1，振动频率1500次/min，真空混料12小时；
(3)将步骤(2)中得到的粉料模压成型，模压成型压力150Mpa，保压时间30S，压坯尺寸100mm*130mm*25mm，压坯尺寸规整，表面无裂纹；
(4)将压坯进行真空封装，加热时间2S，抽气时间5S；
(5)将真空封装好的坯料进行冷等静压，压制压力180Mpa，保压时间10S；
(6)将压坯置入真空烧结炉中真空烧结，烧结温度1320℃，保温时间120min；固相烧结时真空度小于7*10-2Pa，液相烧结时真空度小于4*10-1Pa。
上述实施例1-4的室温力学性能及在50％盐酸溶液中浸泡168h，质量变化情况如表1所示。
表1
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料，其特征在于，所述耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料由下述质量百分比的粉末原料组成：TiC 28-45％；TiN 3-5％；Ni 35-50％；Cr11-13％；余量为4-6％的Mo、Ti、Al、Cr3C2、VC混合。
2.一种权利要求1所述的耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，将原料粉末按照配比配制成混合粉末，混合粉末在真空振动混料机混料，混料后不需要添加任何成型剂，采取模压成型压制成坯料，坯料经塑封后，进行冷等静压，之后进行真空烧结。
3.按照权利要求2所述的耐磨、耐腐蚀Ti(C，N)金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行制备：
(1)按照比例进行原料组配；
(2)将配好的混合物料装下真空振动混料机中混料，球料比3：1-5：1，振动频率1500-3000次/min，真空混料4-12小时；
(3)将步骤(2)中得到的粉料模压成型，模压成型压力150-160Mpa，保压时间20-30S；
(4)将压坯进行真空封装，加热时间2-4S，抽气时间3-6S；
(5)将真空封装好的坯料进行冷等静压，压制压力180-200Mpa，保压时间10-20S；
(6)将压坯置入真空烧结炉中真空烧结，烧结温度1300-1450℃，保温时间60-120min；固相烧结时真空度小于7*10-2Pa，液相烧结时真空度小于4*10-1Pa。
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