[发明专利]一种多相二硼化钛/碳氮化钛金属陶瓷及其制备方法

说明书

一种多相二硼化钛/碳氮化钛金属陶瓷及其制备方法，将TiB₂、Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉末，按一定重量百分比混合均匀，然后在氩气保护下进行湿磨，干燥，得到粉体；再将粉体装入金属模具中，在100～400MPa压力下模压成型，然后真空烧结，得到多相TiB₂/Ti(C,N)‑304不锈钢金属陶瓷。本发明过程工艺简单，成本低廉，适合工业应用；制备的金属陶瓷成分简单、不含W、Co战略稀缺资源，使用Ni含量少。硬度可达88HRA，能用于磨损、氧化腐蚀、磨损与氧化腐蚀交互作用，酸性腐蚀以及磨损与酸性腐蚀交互作用的严酷工况。

技术领域

本发明涉及一种金属陶瓷的制备方法，具体涉及一种多相二硼化钛/碳氮化钛金属陶瓷及其制备方法。

背景技术

金属陶瓷由于具有高硬度、耐高温、良好的耐磨损、耐腐蚀性能在工业耐磨领域大量使用。以Ti(C,N)和TiB₂陶瓷为硬质相的复合硬质相金属陶瓷通常晶粒细小、力学性能优良，具有耐磨性能优异的特点，是制备工模具以及耐磨件的理想材料。

金属陶瓷的制备中通常含有大量的W、Co、Ni及其组合作为粘结相，但是由于W、Co和Ni均属于战略稀缺元素，价格昂贵且供应不稳定，导致通常的金属陶瓷价格高，增加了企业生产成本；并且Co易溶于酸，在酸性工况下该类金属陶瓷耐腐蚀性能差。因此，在保证优异的力学性能条件下，降低金属陶瓷成本，改善耐酸腐蚀性能具有重要的意义。

公开号CN 101343709A，名称为“一种金属陶瓷刀具材料及制备方法”的中国专利，公开了一种以Ti(C,N)粉末、铬铁粉、羰基铁粉、羰基镍粉、Mo₂C粉末为原料，制备的金属陶瓷。虽然该金属陶瓷具有高硬度、耐磨性好，成本低的优点，但是球磨时间长，这增加了能源消耗和生产成本，并且长时间的高能球磨易氧等杂质。

近年来，加拿大戴尔豪斯大学的研究人员利用熔渗法制备了TiC-304不锈钢金属陶瓷和TiC-316L304不锈钢金属陶瓷，制备的金属陶瓷致密度高。但是由于熔渗时温度高导致硬质相晶粒粗大，不利于金属陶瓷高硬度的实现。因此，降低304不锈钢为粘结相的金属陶瓷制备温度，对降低能耗有重要意义。

现有技术中仍存在成本高、硬质相晶粒粗大以及硬度偏低的问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种多相二硼化钛/碳氮化钛金属陶瓷及其制备方法，本发明成分简单，不含稀缺战略资源W、Co，使用Ni含量少，硬度高，耐磨性好，并且制备成本低。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种多相二硼化钛/碳氮化钛金属陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)混料：按重量百分比为：TiB₂:1～20％，Ti(C,N)：59％～79％，Fe：14％～30％，Ni：1.8％～4％，Cr：3％～8％，Mn：0.15％～0.35％，Si：0.04％～0.09％，C粉末：0.01％～0.03％，将TiB₂、Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si以及C粉末混合均匀，然后在氩气保护下进行湿磨，干燥，过筛，得到粉体；

(2)将粉体装入金属模具中，在100～400MPa压力下模压成型；

(3)烧结：将成型坯体真空烧结，得到多相TiB₂/Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷。

本发明进一步的改进在于，湿磨具体过程为：在混合均匀的粉末放入球磨罐中，加入占混合均匀的粉末质量1％～2％的无水乙醇作为介质，将球磨罐中抽真空后填充氩气，球料质量比为(5～20)：1，球磨转速为150r/min～300r/min，球磨时间为4h～20h。