[发明专利]一种稀土掺杂Ti(C;N)-304不锈钢金属陶瓷的制备工艺

说明书

一种稀土掺杂Ti(C,N)‑304不锈钢金属陶瓷的制备工艺，按重量百分比，将Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C以及稀土混合均匀，然后在氩气保护下湿磨，干燥，过筛，得到粉体；将粉体装入金属模具中模压成型；将成型坯体高温烧结，得到稀土掺杂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

本发明涉及稀土掺杂金属陶瓷及制备方法，具体涉及一种稀土掺杂Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷的制备工艺。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷由于具有高硬度，与金属配副摩擦系数低，与金属基体能润湿以及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，被广泛用作切削刀具，但是其韧性较低，硬质相与粘结相结合界面强度较低，添加稀土Y可以改善净化晶界、改善金属陶瓷结合界面。

Ti(C,N)基金属陶瓷通常用Co、Ni及其组合作为粘结相，但是由于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Ti(C,N)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Ti(C,N)基金属陶瓷成本，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，成本低的有点，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。

向金属陶瓷中添加稀土元素是提高金属陶瓷综合力学性能的有效手段。通常，稀土元素与金属陶瓷材料中的氧、硫、硅等元素形成高熔点化合物，能促进非自发形核并阻止晶粒长大从而细化晶粒。并且，稀土元素通常原子尺寸较大，溶解在材料基体中起到固溶强化和弥散强化的效果。对于提高材料的综合力学性能具有独特的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土掺杂Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷的制备工艺，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。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种稀土掺杂Ti(C,N)-304不锈钢金属陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：

(1)混料步骤：按重量百分比为Ti(C,N)：60％～80％,Fe：14％～30％,Ni：1.8％～4％,Cr：3％～8％,Mn：0.15％～0.35％,Si：0.04％～0.09％，C：0.01％～0.03％以及稀土元素：0.01～1％；将Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C以及稀土混合均匀，然后在氩气保护下湿磨，干燥，过筛，得到粉体；

(2)将粉体装入金属模具中模压成型；

(3)烧结：将成型坯体高温烧结，得到稀土掺杂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。

本发明进一步的改进在于，干燥具体过程为：采用旋转蒸发仪烘干，烘干温度为55℃～75℃，真空度为0.09MPa。

本发明进一步的改进在于，模压成型具体为：在100～400MPa压力下保压30s～120s。