[发明专利]TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，尤其涉及一种可用于制备金属陶瓷的复合粉末及其制备方法和应用。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷在高速切削条件下具有较高的红硬性、耐磨性、耐热性及抗月牙洼磨损能力，因而受到广泛关注。在日本，近年来Ti(C,N)基金属陶瓷刀具已占可转位刀片的30%以上。

Ti(C,N)基金属陶瓷最基本的成分包括Ti(C,N)（或TiC+TiN）、Ni、Co和Mo（或Mo₂C），其中Mo或Mo₂C是TiC、Ti(C,N)基金属陶瓷不可或缺的成分，在进行金属陶瓷的成分设计时，人们还可能根据不同的性能需要加入不同的添加剂。在金属陶瓷的发展史上，Mo（或Mo₂C）的引入是一项重大技术突破，它使得金属陶瓷的硬质相晶粒周围出现环形结构，从而改善了粘结相对硬质相的润湿性，以及硬质相和粘结相的结合强度，提高了金属陶瓷的性能，此后这种材料才开始进行广泛的实际应用。

人们习惯将TiC基、Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料直接称为金属陶瓷，而将传统的WC-Co硬质合金复合材料称为硬质合金。Ti(C,N)基金属陶瓷的性能在很大程度上取决于其微观结构。早期的金属陶瓷的成分为TiC-Mo-Ni，其耐磨性优于WC-Co硬质合金，但强度和韧性却劣于WC-Co硬质合金，这极大地限制了金属陶瓷的应用范围。

金属陶瓷和硬质合金一般采用传统的湿磨混合的方式制得混合料，而金属陶瓷合金组织中的内环相是在固相烧结阶段形成的，由于固相烧结阶段的原子扩散距离短，内环相的分布和厚度就与混合料粉末颗粒的分布与接触状态有很大的关系；然而，湿磨这种物理混料方式的限制，硬质相和粘结相很难混合均匀，从而造成内环相分布和厚度的不均匀。采用包覆型复合粉是一种可以改善合金显微结构均匀性的技术措施，包覆型复合粉在溶液中完成制备，其往往可以实现分子级的混合，目前，有关硬质合金包覆型复合粉的研究有大量文献报道，尤其是具有核壳结构的包覆型复合粉的报道较多，而有关TiC基、Ti(C,N)基金属陶瓷复合粉的研究却鲜有报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有良好的分散性和优异的烧结性能、能有效改善金属陶瓷中硬质相和粘结相分布的不均匀性、能显著提高金属陶瓷性能的TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末，还提供一种工艺简单、设备简单、成本低的该TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末的制备方法，以及该TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末在制备金属陶瓷中的应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末，所述复合粉末为核壳型结构，该核壳型结构的复合粉末是以微米级的TiC和/或Ti(C,N)粉末为内核，该内核外包覆有纳米级金属粉末组成的外壳，所述金属粉末为Mo、Ni、Co中的至少两种组成的预合金粉末。

上述的TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末中，所述金属Ni和Co在所述复合粉末中的质量分数优选为3%～30%。

上述的TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末中，所述金属Mo在所述复合粉末中的质量分数优选为2%～20%。

上述的TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末中，所述内核的平均粒径优选为1μm～2μm；所述外壳的厚度优选为100nm～500nm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的TiC/Ti(C,N)-Mo-Ni/Co复合粉末的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）配制镍/钴氨配合物溶液：将镍盐和/或钴盐（镍盐和钴盐可以任意比例混合）与氨水（作为配位剂，浓度优选为1%～60%）混合，并控制混合后金属离子与NH₃·H₂O的摩尔比为1∶（6～15），制成镍/钴氨配合物溶液，该溶液为水溶性的，其中溶质的浓度一般控制在5g/L～100g/L；