专利名称：：一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法
技术领域：
：本发明属于碳氮化钛基金属陶瓷制备领域，具体涉及一种碳氮化钛基金属陶瓷混料方法。
背景技术：
：混料是金属陶瓷制备过程的必不可少工序，其目的是为了使各组分粉末混合均匀。在Ti(C，N)基金属陶瓷制备过程中采用湿法混料，在混料过程中加入无水乙醇、丙酮等有机溶剂液体介质。对混料介质的要求是不与粉末发生化学反应，无毒性，来源广泛且成本低廉，低沸点易挥发等。目前，以水替代无水乙醇或丙酮作为混料介质制备WC-Co硬质合金已得到初步应用。而Ti(C，N)基金属陶瓷由于成分复杂，各组分粉末水解性质各异，尚未见将水作为混料介质应用的报道。另外，为了得到细晶粒Ti(C，N)基金属陶瓷，所用原料粉末的粒径越来越小。由于粉末粒径减小增大了其表面能，粉末颗粒之间容易发生团聚。一旦形成团聚体，将对压制成型、烧结过程带来不良影响，从而导致产品性能下降。因此，要获得高性能Ti(C，N)基金属陶瓷，必须克服粉末颗粒的团聚问题。目前，克服团聚的有效途径之一是将粉末分散在介质中，通过调节体系的pH、加入分散剂，并施以超声波或其它机械方法，使其在分散介质中高度分散。
发明内容本发明的目的是要提供加入一种用水替代目前普遍使用的无水乙醇为混料介质，通过加入聚乙烯亚胺作为分散剂，并通过调节pH值等工艺措施进行碳氮化钛基金属陶瓷混料的方法。本发明的目的是这样实现的一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法，将粉末原料按下述重量百分比称取并置入球磨罐中TiC2040;TiN515;Mo017;WC020;Ni2036;C1.02.2，加入硬质合金球和水后，再加入粉末原料质量的0.11.OX的分散剂聚乙烯亚胺，调节料浆pH值在911之间，在球磨机上进行球磨混料，球磨后所得料浆，完成混料作业。硬质合金球加入量与所加入的原料的质量比为48:l，球磨机转速为150250转/分钟，球磨时间为2448小时。水的加入量是刚淹没过硬质合金球和原料。用于调节料浆pH值的是氨水。本发明提供的碳氮化钛基金属陶瓷混料方法，采用水为混料介质制备Ti(C，N)基金属陶瓷，可有效节约能源，降低制造成本。聚乙烯亚胺(PEI)为水溶性聚合物，可很好地溶于水为混料介质的料浆中。作为分散剂，聚乙烯亚胺(PEI)主要是利用其在固液界面上的吸附作用，形成一吸附层来阻碍颗粒间的相互接触，改善体系的分散性，使烧结体的显微组织细小、均匀；在压制过程中，PEI包覆在粉末颗粒表面，起到了润滑剂和成型剂的作用，改善压坯密度分布的不均匀性，减轻烧结体变形，提高制备的Ti(C，N)基金属陶瓷的机械性能。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是Ti(C，N)基金属陶瓷混合粉末的沉降照片。图2是Ti(C，N)基金属陶瓷混合粉末的沉降曲线。图3是添加PEI和未添加PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷的烧结变形情况，左侧为添加PEI的试样；右侧为未添加PEI的试样。图4是添加PEI和未添加PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷的扫描电子显微镜背散射模式成像的显微组织照片。图5是未添加PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷的扫描电子显微镜背散射模式成像的显微组织照片。具体实施例方式实例1:按照表1配制lOg金属陶瓷混合粉末，加入20mL水，再加入粉末原料的0.386wt^的聚乙烯亚胺(PEI)，用氨水调节pH至10.25。将配置好的料浆放入超声波生化仪中振荡20min，然后迅速倒入25ml量筒内，进行沉降观察。通过观察料浆的沉降情况来定性地评定分散性的好坏，沉降现象不明显，分散性越好，料浆稳定；反之，则料浆不稳定。表ITi(C，N)基金属陶瓷各组分粉末的含量及粒径<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>图1是放置26h后，添加PEI和未添加PEI的Ti(C，N)基金属陶瓷混合粉末在水中的沉降照片。从图中可以看出，PEI能够明显地改善料浆的分散性。添加了PEI的料浆放置26h后，整体外观仍表现为深黑色悬浊体，分散性好；未加PEI的料浆，发生了明显的沉降，外观表现为透明液体，分散性差。图2为添加PEI和未添加PEI的Ti(C，N)基金属陶瓷混合粉末在水中的沉降体积曲线。未添加PEI的料浆沉降快且沉降量大，添加PEI的料浆沉降慢，且沉降量小，说明PEI有效提高了料浆的分散稳定性。实例2:将实例1混料条件用于Ti(C，N)基金属陶瓷的制备。制备过程如下按照表1配制总量为2Kg的金属陶瓷混合粉末进行球磨，以水为球磨介质，添加混合粉末的O.335wt^聚乙烯亚胺(PEI)，用氨水调节pH至lO.31，球料比为5:l，转速为200r/min，球磨时间36h。球磨后的料桨经干燥、研磨后，在200MPa的压制力下压制成型，随后经脱脂、烧结成Ti(C，N)基金属陶瓷。表2是添加PEI和未添加PEI混料粉末所测得的压坯密度。在实例1和实例2混料条件下添加PEI形成压坯的密度增加了约3.2%。可见PEI有利于压制成型。表2Ti(C，N)基金属陶瓷样坯的密度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>图3为添加PEI和未添加PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷的烧结变形情况，添加PEI可有效降低试样的烧结变形。表3列出了添加分散剂PEI和未添加分散剂PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷的抗弯强度。抗弯强度的测定遵循GB3851-83。添加PEI后，粉末分散性得到较大的改善，压坯密度提高，烧结出的试样其抗弯强度明显高于未添加PEI的试样，增幅约为19.2%。表3Ti(C，N)基金属陶瓷的抗弯强度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>图4和图5分别为添加PEI和未添加PEI(b)试样的扫描电子显微镜背散射模式成像的显微组织照片。用截线法测得添加PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷硬质相平均晶粒尺寸为1.07m，未添加PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷硬质相平均晶粒尺寸为1.60ym。添加PEI制备的Ti(C，N)基金属陶瓷的组织比未添加PEI的烧结制品组织均匀、细小。可见PEI有效地改善了混合粉末分散性。权利要求一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法，其特征在于将粉末原料按下述重量百分比称取并置入球磨罐中TiC20～40；TiN5～15；Mo0～17；WC0～20；Ni20～36；C1.0～2.2，加入硬质合金球和水后，再加入粉末原料质量的0.1～1.0％的分散剂聚乙烯亚胺，调节料浆pH值在9～11之间，在球磨机上进行球磨混料，球磨后所得料浆，完成混料作业。2.根据权利要求1所述的一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法，其特征在于硬质合金球加入量与所加入的原料的质量比为48:l，球磨机转速为150250转/分钟，球磨时间为2448小时。3.根据权利要求1所述的一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法，其特征在于水的加入量是刚淹没过硬质合金球和原料。4.根据权利要求1所述的一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法，其特征在于用于调节料浆PH值的是氨水。全文摘要一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法，用水替代目前普遍使用的无水乙醇为混料介质，通过加入聚乙烯亚胺作为分散剂，辅以pH值的调节，完成金属陶瓷粉末的混料过程。采用水为混料介质制备Ti(C，N)基金属陶瓷，可有效节约能源，降低制造成本。聚乙烯亚胺为水溶性聚合物，可很好地溶于水为混料介质的料浆中。作为分散剂，聚乙烯亚胺主要是利用其在固-液界面上的吸附作用，形成吸附层来阻碍颗粒间的相互接触，从而改善体系的分散性，使烧结体的显微组织细小、均匀；在压制过程中，聚乙烯亚胺包覆在粉末颗粒的表面，起到了润滑剂和成型剂的作用，改善了压坯密度分布的不均匀性，减轻烧结体变形，提高烧结体的机械性能。文档编号C22C1/05GK101787478SQ20101010222公开日2010年7月28日申请日期2010年1月26日优先权日2010年1月26日发明者丰平,张晓明,李晓贺,赵玉玲申请人:三峡大学