[发明专利]碳化钛钒及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属陶瓷碳化钛钒及其生产方法，属于金属陶瓷领域。

背景技术

目前，VC和TiC目前的主要应用领域是制备金属陶瓷、强化高速钢、强化钢铁等的基体材料等。碳化钛（TiC）和碳化钒（VC或V₂C）具有硬度高、抗氧化、耐腐蚀、比重小、稳定性好等优异的化学性能。碳化钛常被作为碳化钛基金属陶瓷的基体材料，而碳化钒则作为添加剂加入到碳化钛基金属陶瓷之中。

自上世纪，碳化钨(WC)基硬质合金诞生以来，WC一直是硬质合金的基本成分。自20世纪90年代以来，我国钨资源逐渐枯竭，钨矿开采成本上升，价格逐年上涨，特别是2005年上半年爆涨四倍，至今仍在高位运行，从而威胁着我国硬质合金企业的生存和发展。并且钨还是重要的战略资源，是制造穿甲弹、反坦克导弹等高比重合金的主要原料。因此，节约和替代钨就成了我国硬质合金行业的头等大事。而发展TiC基金属陶瓷取代WC基硬质合金是解决这一问题的根本之道。国外从上世纪60年代开始，我国从上世纪九十年代开始，就致力于这方面的研究，但一直未攻克TiC基硬质合金冲击韧性较低的问题。发明人研制的新型(Ti,V)C金属陶瓷，由于VC和TiC之间的固溶强化作用，再加入适当的添加剂，将有望在耐磨密封零部件、刀具、模具等领域替代传统的WC基硬质合金。特别是在飞机、舰船、车辆等领域，由于其密度低，更具有独特的技术优势。这将为节约我国宝贵的钨钴资源作出贡献。

目前，生产VC和TiC，大多采用碳热还原法，VC的生产是以V₂O₅或V₂O₃、C为原料，混合压实后在真空气氛下合成。TiC的生产是以TiO₂或金属Ti、C为原料，混合压实后在真空气氛下合成。

公开号为CN103266248，发明名称为“一种碳化钒钛基硬质合金”的专利申请所公开的碳化钒钛，其中的V含量为39.06%～43.65%，Ti含量为36.75%～41.08%，Fe含量为0.5%～5%，C含量为9.19%～10.27%，余量是钴和杂质。发明人研究发现，按VC和TiC的分子式计算，其C含量仅能满足形成TiC或者VC对碳含量的需求，而从热力学上可证明，形成TiC的自由焓低于形成VC的自由焓，或者是形成TiC比形成VC的更容易，所以该文献所述的碳化钒钛实质上是TiC和金属V的混合物，因为TiC的硬度是HRA91左右，金属V的硬度是HRB35左右，金属V的硬度大大低于TiC，所以两者形成的混合物，其硬度应在HRB35～HRA91之间。故其碳化钒钛的硬度不可能达到该文献中所述的91.4JHRA～95.2HRA。这还未计入加入软质相钴、铁后，导致的硬度降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供碳化钛钒金属陶瓷，以下简称(Ti,V)C金属陶瓷。

本发明(Ti,V)C金属陶瓷，是VC和TiC组成的连续固溶体，其VC、TiC、C_游（游离C）的重量百分含量分别为VC为28.40～77.80.％、TiC20.0～72.50.％、C_游0.00～2.60％，余量为不可避免的杂质。

进一步优选，其中，VC、TiC、C_游的重量百分含量分别为VC46.93%～77.80%，TiC20.0.%～52.50.%，C_游为0.57%～2.20%，余量为不可避免的杂质。或VC、TiC、C_游的重量百分含量分别为VC28.40%～59.90%，TiC37.50%～72.50%，C_游.0.00%～2.60%，余量为不可避免的杂质。

本发明提供了两种方法来制取(Ti,V)C金属陶瓷。

方法一，包括如下步骤：

a、配料：取原料偏钒酸铵粉、金属钛粉和碳粉，按重量配比V₂O₅：Ti：C=1.63～10.05：1～1.5：1～5.25混合均匀，得混合料；

b、压制成型：将a步骤得到的混合料压制成密度为2.0～2.5g·cm^-3的压块；其压块可以是任意形状，如正方形、长方形、圆柱形等。