[发明专利]一种以水代替有机溶剂混料制备碳氮化钛基金属陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳氮化钛基金属陶瓷的制备方法，具体涉及一种采用水为混料介质 来制备碳氮化钛基金属陶瓷的方法。

背景技术

Ti(C，N)基金属陶瓷作为替代WC-Co硬质合金的切削刀具材料，一直因其高温稳定 性、高耐磨性、较高的切削速度和较好的加工表面质量而被广泛使用。在Ti(C，N)基金 属陶瓷的制备过程中，多种原料粉末的混合是必不可缺少的工序，一般通过各种球磨方 式来实现，球磨过程不仅可以把配制的各合金组分混合均匀，还可使各组分粉末颗粒进 一步破碎、细化。

已公开的文献和专利中，硬质合金和金属陶瓷的球磨均采用无水乙醇或丙酮等有机 溶剂为混料介质。研究工作表明，单一的水不能作为硬质合金的混料介质，其原因是碳 化钨WC和钴Co粉末同时存在于水中的水解造成粉末的团聚加剧，十分不利于混料粉 末的分散，恶化混料效果。

相对于两组分的WC-Co硬质合金，Ti(C，N)基金属陶瓷的组分众多，一般包含硬质 粉末碳化钛TiC、氮化钛TiN/碳氮化钛Ti(C，N)、碳化钼Mo₂C、碳化钨WC，韧性粘结 金属镍Ni/钴Co。在Ti(C，N)基金属陶瓷分散方面，目前仅开展了单一粉末的碳化物、 氮化物和韧性粘结金属在水和有机溶剂中的单分散性研究工作，以了解单一粉末的水解 和表面电化学行为。但Ti(C，N)基金属陶瓷多组分粉末同时存在于水中的集体分散或团 聚行为，至今没有报道。由于缺少以上工作，迄今，还未将水作为混料介质应用到Ti(C，N) 基金属的制备过程中。

发明内容

本发明的目的是要提供一种以水代替有机溶剂混料制备碳氮化钛基金属陶瓷的方 法。

本发明的目的是这样实现的：一种以水代替有机溶剂混料制备碳氮化钛基金属陶瓷 的方法，所用的原料以重量份计为：TiC 38.7～58.37；TiN 5～25；Mo 0～11.2；WC 0～12；Ni 23.6～24.6；C 0.4～1.5，按上述比例称取各原料并置入球磨罐中，再加入硬质合金球和蒸 馏水进行球磨，球磨所得料浆经干燥、压制成型、烧结得到碳氮化钛基金属陶瓷。硬质 合金球的加入量与所加入的原料的质量比为(8～4)∶1。

蒸馏水的加入量是刚淹没过硬质合金球和原料。

压制成型压力为100～400MPa。

所述的烧结是将压制成型的压坯在1430℃下保温60-120分钟。

本发明提供的以水为混料介质制备Ti(C，N)基金属陶瓷的方法，由于采用水代替有 机溶剂作为硬质合金和金属陶瓷的球磨的混料介质，节约制备有机溶剂的资源和能源， 实现绿色制造，降低制造成本，不低于相同成份下采用无水乙醇为混料介质时得到Ti(C， N)基金属陶瓷的性能和组织。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是以水为混料介质，混料成份以重量份计为TiC∶TiN∶Mo∶Ni∶C＝57.5∶ 10∶11.2∶23.9∶1.2的Ti(C，N)基金属陶瓷显微组织的扫描电子显微镜背散射电子成像 图片。

图2是以无水乙醇为混料介质，混料成份以重量份计为TiC∶TiN∶Mo∶Ni∶C＝ 57.5∶10∶11.2∶23.9∶1.2的Ti(C，N)基金属陶瓷显微组织的扫描电子显微镜背散射电子 成像图片。

图3以水为混料介质，混料成份以重量份计为TiC∶TiN∶WC∶Ni∶C＝53.5∶10∶ 12∶24∶0.5的Ti(C，N)基金属陶瓷显微组织的扫描电子显微镜背散射电子成像图片。

图4以无水乙醇为混料介质，混料成份以重量份计为TiC∶TiN∶WC∶Ni∶C＝53.5∶ 10∶12∶24∶0.5的Ti(C，N)基金属陶瓷显微组织的扫描电子显微镜背散射电子成像图片。

具体实施方式

本发明中所用的原料以重量份计为：TiC 38.7～58.37；TiN 5～25；Mo 0～11.2；WC 0～12； Ni 23.6～24.6；C 0.4～1.5，工艺过程是按上述比例称取各原料并置入球磨罐中，再加入硬 质合金球和蒸馏水进行球磨，球磨所得料浆经干燥、压制成型、烧结得到碳氮化钛基金 属陶瓷。

下面的两个实施例是从上述原料配比中选择的两个技术方案：

实施例1：