[发明专利]一种以水为介质的碳氮化钛基金属陶瓷的混料方法

说明书

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：TiC 20～40；TiN 5～15；Mo 0～17； WC 0～20；Ni 20～36；C 1.0～2.2，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。硬质合金球加入量与所加入的原料的质量比为4～8∶1，球磨 机转速为150～250转/分钟，球磨时间为24～48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。

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。

具体实施方式

实例1：按照表1配制10g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1Ti(C，N)基金属陶瓷各组分粉末的含量及粒径

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。