一种梯度结构Ti(C,N)基金属陶瓷及其等离子氮化制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种梯度结构Ti(C,N)基金属陶瓷及其等离子氮化制备方法，该金属陶瓷成分质量份数为：C为6.5～7.5，N为1.5～2.5，Ti为36～45，Ni为25～32，Mo为13～18，W为6～10，上述金属陶瓷制备方法如下：(1)配制混合料；(2)依次经过混料、加入成型剂、压制成型、真空脱脂、真空烧结制备出致密的金属陶瓷烧结体；(3)对经上述工序所得烧结体进行等离子渗氮处理，在具有高温辅助加热装置的等离子氮化炉中进行，先将工作室抽至10Pa以下的真空，再充入Ar/N2混合气体作，总气压为120-180Pa，两种气体流量比为PAr/PN2＝1/2，工件电压为500-700V，处理温度为1140-1200℃，处理时间为3-5h；该材料具有高的抗弯强度、表面具有高的硬度：σb≥1750MPa，表面硬度≥1700HV。
【专利说明】—种梯度结构Ti (C, N)基金属陶瓷及其等离子氮化制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷，本发明还涉及采用等离子氮化制备梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷的方法，属于陶瓷材料及其制备方法【技术领域】。
【背景技术】
[0002]Ti (C，N)基金属陶瓷不但具有较高的硬度、耐磨性、红硬性、优良的化学稳定性、与金属间极低的摩擦系数，而且还有一定的韧性和强度。与当前制造加工领域中使用最广泛的硬质合金和涂层硬质合金刀具材料相比，它在以下几个方面有明显的优势:它可以允许有更高的切削速度，有更大的进刀量，更好的耐磨性能，被加工件有较好的表面性能；另外，这种材料不含或少含战略性物质Co和贵重化合物WC，所用原材料绝大部分为常用的、较易获得的元素，制造工艺与硬质合金相似，因而其总成本要便宜许多。在日本、瑞典的刀具行业已得到大量运用。日本市场的主要牌号见表1。近年来美国和欧洲关于Ti (C，N)基金属陶瓷的研究和应用也急剧增多，我国有关部门也投入大量力量并已研制出一些牌号的Ti (C，N)基金属陶瓷，其产品在切削领域可以部分取代YG8、YT15等硬质合金刀具。Ti (C，N)基金属陶瓷已显示了其作为传统的WC-Co硬质合金的升级替代材料的巨大潜力。
[0003]但目前反映出的问题仍是强韧性不足，如我国研制的产品性能不稳定，特别是在保持较高硬度的同时，强韧性较差，市场用量极少，因而使此种材料从理论上来说应该具有的优越性没有充分发挥，且限制了其使用范围。
[0004]表1日本市场上常用的金属陶瓷的牌号和性能
[0005]
【权利要求】
1.一种梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷，其特征在于其成分质量份数为:C为6.5~7.5，N 为 1.5 ~2.5，Ti 为 36 ~45，Ni 为 25 ~32，Mo 为 13 ~18，W 为 6 ~10。
2.根据权利要求1所述的梯度结构Ti(C，N)基金属陶瓷，其特征在于所采用的原料为(Ti, Mo, W) (C，N)、C、NiMo 粉末。
3.一种等离子氮化制备梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)配制符合下述要求的混合料，其成分质量份数为:C为6.5~7.5，N为1.5~2.5，Ti为36~45，Ni为25~32，Mo为13~18，W为6~10 ;上述所有成分均由(Ti，Mo, W)(C，N)、C、NiMo 粉末引入； (2)混料，混料工序在行星式球磨机中进行，球磨机转速为180rpm，时间为24h； (3)加入成型剂，所加入的成型剂为浓度为7mass%的聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的 Smass1^~Tmass1^ ； (4)压制成型，所用压制压力为250MPa； (5)脱脂，在真空度高于1Pa的真空炉中进行，在200~450°C之间的升温速度为.0.3 ~0.5 0C /min ； (6)真空烧结，在真空烧结炉中进行，真空度高于5.0X 10_2Pa，烧结温度为1410~1440°C，保温时间为50~70min ； (7)对经上述工序所得烧结体进行等离子渗氮处理，在具有高温辅助加热装置的等离子氮化炉中进行，先将 工作室抽至1Pa以下的真空，再充入Ar/N2混合气体，总气压为120~180Pa，两种气体流量比为PAr/PN2 = 1/2，工件电压为500~700V，在1140~1200°C下氮化处理3~5h。
【文档编号】C23C8/36GK104131192SQ201410357006
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】郑勇 申请人:常熟市鼎丰金属材料科技有限公司