SU1748951A1 - Способ получени порошка карбида титана - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к порошковой металлургии и может быть использовано в твердосплавной промышленности. Предлагаемый способ позвол ет получить высококачественный порошок карбида титана, использование которого дл  производства безвольфрамовых твердых сплавов дает возможность улучшить физико-механические свойства последних. В состав смеси дл  карбидизации вводитс  в качестве катализатора 1,5-2,0 мае % оксида ниоби , а карбидизаци  проводитс  при температуре 2120-2220 К в течение 0,5-1 ч

Description

Изобретение относитс  к области порошковой металлургии, а именно к способам получени  карбида титана, и может быть использовано на предпри ти х твердосплавной промышленности дл  производства безвольфрамовых твердых сплавов.

Известен способ получени  порошка карбида титана путем карбидизации смеси диоксида титана с сажей при температуре 2300 К и продолжительности выдержки 1 ч.

К недостаткам этого метода относитс  сравнительно высокое содержание кислорода и свободного углерода в карбиде титана .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  способ пол- чени  порошка карбида титана из стружки титана, включающий нагрев в вакууме смеси титана с сажей со скоростью 40-100 град/мин до 1870-1920 К с выдержкой при

этой температуре в течение 0,5-2 ч, а затем нагрев со скоростью 10-30 град/мин до 2270-2370 К с выдержкой при этой температуре в течение 0,75-2 ч.

К недостаткам этого способа относитс  сравнительно высокое содержание кислорода и свободного углерода в карбиде титана .

Целью изобретени   вл етс  снижение содержани  свободного углерода и кислорода в порошке карбида титана.

Поставленна  цель достигаетс  путем дополнительного введени  в смесь дл  карбидизации катализатора 1,5-2,0 мае. % оксида ниоби  (NbzOs) и проведением карбидизации при температурах 2120-2220 К в течение 0,5-1 ч.

В качестве исходных соединений титана могут использоватьс  диоксид титана и TiOx, полученный охрупчиванием в кислоро2

СО Ю

от

досодержащей среде и измельчением титановой стружки или губки. Введение оксида ниоби  в смесь дл  карбидизации способствует интенсификации процесса восстановлени  оксидов титана. Происходит быстрое восстановление ниоби , затем окисление его, и таким образом процесс получени  карбида титана ускор етс . Наиболее сложно протекает удаление кислорода из карбида титана, содержащего 0,3-0,8 мас.% 02. Присутствие ниоби  в значительной мере ускор ет этот процесс, и в результате удаетс  получить карбид титана следующего состава , мас.%: общийуглерод 19,6; свободный углерод 0,1; кислород 0,1;титан - остальное.

Выбор содержани  оксида ниоби  в количестве 1,5 мас.% в качестве нижнего предела объ сн етс  тем, что при более низком содержании оксида ниоби  удаление кислорода из титановых соединений идет более медленно и получаемый карбид титана содержит повышенное содержание кислорода . Выбор содержани  оксида ниоби  в коли- честв&2,0 мас.% в качестве верхнего предела объ сн етс  тем, что при более высоком содержании оксида ниоби  процесс удалени  кислорода из титановых соединений не ускор етс  по сравнению с содержанием 2,0 мас.%, а полученный продукт - TIC загр зн етс  ниобием.

Выбор температуры 2120 Ки продолжительности выдержки 0,5 ч при этой температуре в качестве нижних пределов температуры и пролжительности выдержки карбидизации объ сн етс  тем, что при меньших температурах и продолжительно- ст х выдержки карбидизации не удаетс  получить качественный карбид титана. В этом случае содержание свободного углерода превышает 0,5 мас.%. а кислорода 0,7 мас.%, что негативно отражаетс  на физико-механических свойствах материалов, изготовленных из этого карбида. Выбор температуры 2220 К и продолжительности 1 ч при этой температуре в качестве верхних пределов температуры и продолжительности выдержки кзрбидизации объ сн етс  тем, что при больших температурах и про- должительност х выдержки состав образующегос  карбида титана практически не мен етс , а энергетические затраты растут.

П р и м е р 1 (известный). Полученную в результате фрезеровани  стружку титана размером 0,15x17,3x15 мм после промывки в ацетоне и сушки перемешивают с сажей и загружают в вакуумную печь. Карбидиза- цию осуществл ют по следующему режиму: нагрев со скоростью 50 град/мин до 1870 К с выдержкой при этой температуре 1 ч, далее провод т нагрев со скоростью 20 град/мин до 2270 К с выдержкой при этой температуре в течение 1 ч. Охлаждение до 300 К провод т со скоростью 50 град/мин.

Полученный спек размалывают в вибрационной мельнице стальными шарами в течение 20 мин. Средний размер зерен порошка карбида титана составл ет 200 мм. Содержание общего углерода 19,7%, свободного

0 углерода 1,2 мас.%, кислорода 0.8%.

П р и м е р 2. Диоксид титана смешива- етс  с сажей и 2,0 мас.% оксида ниоби  и осуществл ют карбидизацию при температуре 2120 К в течение 0,5 ч. Полученный

5 карбид титана имеет следующий состав, мас.%: общий углерод 19,6; свободный углерод 0,1; св занный углерод 19.5; кислород 0,1; азот 0,1; ниобий - 0,8.

ПримерЗ. Диоксид титана смешива0 етс  с сажей и 1,5 faac.% оксида ниоби  и осуществл ют карбидизацию при температуре 2220 К в течение 1 ч. Полученный карбид титана имеет следующий состав, мас.%: общий углерод 19,8; свободный углерод

5 0,05; св занный углерод 19,75; кислород 0,05; азот 0,01; ниобий 0,5.

П р и м е р 4. Диоксид титана смешиваетс  с сажей и 1,75 мас.% оксида ниоби  и осуществл ют карбидизацию при темпера0 туре 2170 К в течение 0,75 ч. Полученный карбид титана имеет следующий состав. мас.%: общий углерод 19,7; свободный углерод 0,07; св занный углерод 19,63; кислород 0,07; азот 0,1; ниобий 0,6.

5 Пример 5. Оксид титана (ТЮх), полученный изстружкититана, смешиваетс -с сажей и 2,0 мас.% оксида ниоби  и осуществл ют карбидизацию при температуре 2120 К в течение 0,5 ч. Полученный карбид

0 титана имеет следующий состав, мае. %: общий углерод 19.7; свободный углерод 0,1; св занный углерод 19,6; кислород 0,1: азот 0,1; ниобий 0.8,

П р и м е о 6. Оксидное соединение

5 титана ТЮо,5, полученное из стружки титановых сплавов, смешивают с сажей и 1.5 мас.% оксида ниоби  и осуществл ют карбидизацию при температуре 2200 К в течение 1 ч, Полученный карбид титана имеет

0 следующий состав, мас.%: общий угле-род 19,8; свободный углерод 0,05; св занный углерод 19,75; кислород 0,05: азот 0.1; ниобий 0,5.

П р и м е р 7 (за пределами предлагае5 мых режимов). Диоксид титана смешиваетс  с сажей и 1,2 мас.% оксида ниоби  и осуществл ют карбидиззцию смеси при температуре 2100 К в течение 0,4 ч. Полученный карбид титана имеет следующий состав , мас.%: общий углерод 19,6; свободный

углерод 0,8; кислород 1,0: азот 0,1; ниобий 0,6.

П р и м е р 8 (за пределами предлагаемых режимов). Диоксид титана смешиваетс  с сажей и 2,5 мас.% оксида ниоби  и осуществл ют карбидизацию при температуре 2250 К в течение 1,5 ч. Полученный карбид титана имеет следующий состав, мае. %: общий углерод 19,8; свободный углерод 0,05; св занный углерод 19.75; кисло- род 0.05; азот 0,1; ниобий 1,2.

Таким образом, приведенные примеры показывают снижение содержани  свободного углерода и кислорода в полученном кабиде титана по сравнению с известным. Удаетс  получить высококачественный карбид титана следующего состава, мас.%: общий углерод 19,6-19,8; свободный углерод 0.05-0,1; кислород 0,05-0.1; азот 0,1; ниобий 0,5-0,8. Содержание кислорода и сво- бодного углерода в этом порошке TIC значительно меньше, чем в TIC. изготовленном по прототипу, а содержание св занного углерода больше.

Полученный порошок карбида титана используетс  дл  производства безвольфра- моаых твердых сплавов системы TiC-NI-Mo, обеспечива  стабильность физико-механических свойств, прежде всего - прочность при изгибе. Получение порошка карбида титана по предлагаемому способу обеспечивает значительное снижение содержани  кислорода и свободного углерода в карбиде титана .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  порошка карбида титана , включающий смешивание титансодер- жащего компонента и углерода и карбидизацию, отличающийс  тем. что, с целью снижени  содержани  свободного углерода и кислорода, в смесь дополнительно ввод т 1.5-2,0 мас.% оксида ниоби , а карбидизацию осуществл ют при температуре 2120-2220К в течение 0.5-1.0 ч.