[发明专利]一种无磁金属陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明具体涉及一种含钴无磁金属陶瓷及其制备方法。所述无磁金属陶瓷由陶瓷基体相和金属粘结相组成，所述金属粘结相中含有Co，所述无磁金属陶瓷的钴磁Com％≤0.4。其制备方法为：按设计组分配取原料，混合均匀后，压制成形；压坯经固相扩散烧结后再进行压力烧结，然后在10分钟之内使温度迅速降至共晶温度‑A；得到预成品；将预成品在1100℃～1250℃进行保温至少20min，得到成品。本发明产品的耐磨性、柔韧性、抗冲击性和化学稳定性好，与钢铁的摩擦系数低，其TRS大于2200，硬度大于91.0HRA，饱和磁化强度小于0.2Com％。尤其适合制作无磁切屑刀具、无磁模具和无磁耐磨零件,在国防军工等行业中具有很好的推广前景。

技术领域

本发明公开了一种无磁金属陶瓷材料，具体涉及一种含钴无磁金属陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

高速切削是工业快速发展的必然结果，而刀具材料的高温性能是影响高速刀具技术发展的重中之重。随着我国航空航天、国防军工、能源装备和通讯等行业的迅猛发展，磁性材料的使用量急剧增加，因而无磁模具的需求量随之也急剧增加。Ti(C,N)基金属陶瓷具有较传统硬质合金更优异的高温性能，耐磨性能和化学稳定性能，同时还能节约大量战略“钨”资源，是制作工具模以及耐磨零件的理想材料，被广发用于切削刀具。

Ti(C,N)基金属陶瓷是以Ti(C,N)或TiC与TiN的混合粉末为硬质相，以Ni、Co、Mo等为粘结相，且通常还加入WC、Mo₂C、TaC、NbC、Cr₂C₃、VC等过渡族金属碳化物来改善并提高材料的烧结和机械性能。但是由于钴(Co)、镍(Ni)是铁磁性元素，一般条件下生产的Ti(C,N)基金属陶瓷材料室温易于呈现铁磁性，这对于磁性产品生产行业及耐磨件用材料的极为不利的。因此，如何获得韧性较高强韧的无磁Ti(C,N)基金属陶瓷是目前最值得关注的领域。

目前，常用的无磁材料或无磁模具主要有无磁钢，无磁硬质合金(WC—Ni)。然而，对于无磁钢来说硬度较低，而无磁硬质合(WC—Ni)耐磨性又明显不足，这些性能参数的不足严重影响材料的运用。以金属相镍(Ni)作为粘接剂的Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨性、红韧性和化学稳定性好，与钢铁、碳化硅等材料之间的亲和力弱，摩擦系数低，已经逐渐的成为硬质合金的升级替代材料。专利CN101890476A、CN103710603A、CN106011581A都是以金属相镍(Ni)作为粘接剂，制备得到了性能良好的无磁金属陶瓷材料。但是，它们都存在一个共同的缺点，那就是强韧性偏低的问题(1800Mpa≤抗弯强度≤2500Mpa)。众所周知，金属镍(Ni)对Ti(C,N)基金属陶瓷的润湿性比金属钴(Co)差，为了获得更高的强韧性，国内外广泛使用对Ti(C,N)基金属陶瓷的润湿性好的金属钴(Co)取代部分或全部金属镍(Ni)作为粘接剂。然而，金属钴(Co)较金属镍(Ni)的铁磁性/顺磁性转变温度要高得多。因而，既要保证Ti(C,N)基金属陶瓷足够高的强韧性，又要保证其无磁性是目前国内外研究的重点领域。如周书助等在《烧结气氛对Ti(CN)基金属陶瓷饱和磁化强度的影响》一文中，就涉及到了钴磁为0产品的制备，但其未涉及力学性能。

经检索和实验发现：通过加入Co得到高强韧性和无磁的金属陶瓷也是本领域的难点。

发明内容

本发明首次开发出了含Co无磁且力学性能优良的金属陶瓷及其制备方法。

本发明是为了解决现有技术中无磁金属陶强瓷韧性较低，且性能不稳定等问题，提供一种高强韧性无磁金属陶瓷的制备方法。

本发明一种无磁金属陶瓷，所述无磁金属陶瓷由陶瓷基体相和金属粘结相组成，所述金属粘结相中含有Co，所述无磁金属陶瓷的钴磁Com％≤0.4。作为优选，其饱和磁化强度小于0.2Com％。进一步优选为饱和磁化强度小于0.1Com％.

本发明一种无磁金属陶瓷，所述无磁金属陶瓷中含有零价的Ni。