本发明专利技术公开一种增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下步骤：先按比例称取碳纳米管放入辉光放电等离子炉中进行放电处理获得改性后的碳纳米管；将改性后的碳纳米管放入极性溶剂中，此极性溶剂中放入1～5‰的山梨糖醇酐三硬脂酸酯作为表面分散剂；将充分分散的含碳纳米管的溶剂与金属陶瓷复合粉配制形成混合物，将此混合物放入行星式球磨机中进行球磨形成球磨后混合料，球料比为5：1～8：1；制好的球磨后混合料经干燥掺入成型剂后压制成型毛坯，毛坯在真空烧结炉中烧结。本发明专利技术制备工艺获得的增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料硬度增加0.1～0.3HRA，抗弯强度（σb）增加10～20%，断裂韧性（KIC）增加15～25%。
【技术实现步骤摘要】
增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺
本专利技术涉及一种金属陶瓷复合材料的制备工艺，尤其涉及一种增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺。
技术介绍
Ti（C，N）基金属陶瓷由于具有较高的硬度、耐磨性、红硬性、优良的化学稳定性、与金属间极低的摩擦系数，而且还有一定的韧性和强度，如用作制备刀具，与常用的硬质合金相比，与传统的WC硬质合金相比，Ti（C，N）基金属陶瓷具有优良的综合性能，硬度与硬质合金相同的情况下，密度只有硬质合金的一半，可降低成本；在其使用寿命相同的情况下，Ti（C，N）基金属陶瓷刀具具有更高的切削速度与更好的加工光洁度。在许多高速切削场合下，可以成功地取代WC基硬质合金，节约贵重金属W的消耗量。Ti（C，N）基金属陶瓷虽然具有耐磨损、耐高温、重量轻等优点，但最大的弱点是脆性大，所以进一步提高其断裂韧性和抗弯强度仍是目前要解决的热点问题。碳纳米管由于具有众多的优异性能，对金属基材料的强韧化作用具有较好的成果，使得金属陶瓷的强度、韧性同时均得到提高。
技术实现思路
本专利技术提供一种增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺，此制备工艺获得的增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料硬度增加0.1～0.3HRA，抗弯强度（σb）增加10～20%，断裂韧性（KIC）增加15～25%。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下步骤：步骤一、先将碳纳米管放入辉光放电等离子炉中进行放电处理获得改性后的碳纳米管，放电气体为氩气、氮气、氦气中的至少一种，放电气体压力为小于1000Pa，工作电压为500～800V，工作电流为0.3～1A，处理时间为30～120min；步骤二、将改性后的碳纳米管放入极性溶剂中，此极性溶剂中放入1～5‰的山梨糖醇酐三硬脂酸酯作为表面分散剂，用超声分散30～200s，使山梨糖醇酐三硬脂酸酯和改性后的碳纳米管表面充分吸附，从而形成含碳纳米管的溶剂；所述极性溶剂为乙二醇单丁醚或者乙二醇；步骤三、将充分分散的含碳纳米管的溶剂与金属陶瓷复合粉按照碳纳米管在复合粉中含量0.25～6.0%比例配制形成混合物，将此混合物放入行星式球磨机中进行球磨形成球磨后混合料，球料比为5：1～8：1，液料比为300～500ml/Kg，球磨机转速为180rpm，时间为24h；所述金属陶瓷复合粉由以下重量份组分组成：Ti（C，N）40~65份、Ni粉22～32份、Mo粉12～18份、WC粉5～8份；步骤四、制好的球磨后混合料经干燥掺入成型剂后压制成型毛坯，毛坯在真空烧结炉中烧结，真空烧结的真空度高于1.0×10-1Pa，烧结温度1200～1360℃，保温20h，烧结后即得到增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料。上述技术方案中的有关内容解释如下：1、上述方案中，所述放电气体为氩气，炉腔内氩气压力为80Pa。2、上述方案中，所述放电气体为氩气，氩气纯度≥99.0%。3、上述方案中，所述研磨介质为无水酒精或丙酮或正己烷。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺，其碳纳米管分散性明显提高，使用经分散处理过的碳纳米管增韧Ti（C，N）基金属陶瓷，与没有进行分散处理增韧Ti（C，N）基金属陶瓷相比，其硬度增加0.1～0.3HRA，抗弯强度（σb）增加10～20%，断裂韧性（KIC）增加15～25%，断裂韧性对比如图2所示；该材料不但具有较高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、优良的化学稳定性、与金属间极低的亲和力和摩擦系数等优点，而且也具有较高的强度和韧性，可用于制作矿用、凿岩、挖掘工具、电动工具锯齿等。与硬质合金相比，当用作矿用钻头时，其耐用度可以提高1倍以上；当用作电动工具锯齿时，其使用寿命可提高2~4倍；另外，本专利技术的高强韧性Ti(C,N)基金属陶瓷不含Co、含有少量的WC，其制造成本仅为性能相近的硬质合金的35-45%，具有极高的性价比。附图说明附图1为未经过专利技术处理的团聚的碳纳米管的电镜微观图；附图2为本专利技术分散后的碳纳米管的电镜微观图；附图3为本专利技术碳纳米管分散前后含量与Ti（C，N）金属陶瓷断裂韧性对比图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1~4：一种增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺，包括以下步骤：步骤一、先按比例称取0.25～6.0%（重量比）的碳纳米管放入辉光放电等离子炉中进行放电处理获得改性后的碳纳米管，放电气体为氩气、氮气、氦气中的至少一种，放电气体压力为小于1000Pa，工作电压为500～800V，工作电流为0.3～1A，处理时间为30～120min；步骤二、将改性后的碳纳米管放入极性溶剂中，此极性溶剂中放入1～5‰的山梨糖醇酐三硬脂酸酯作为表面分散剂，用超声分散30～200s，使山梨糖醇酐三硬脂酸酯和改性后的碳纳米管表面充分吸附，从而形成含碳纳米管的溶剂；所述极性溶剂为乙二醇单丁醚或者乙二醇；步骤三、将充分分散的含碳纳米管的溶剂与金属陶瓷复合粉按照碳纳米管在复合粉中含量0.25～6.0%重量比比例配制形成混合物，将此混合物放入行星式球磨机中进行球磨形成球磨后混合料，球料比为5：1～8：1，液料比为300～500ml/Kg，球磨机转速为180rpm，时间为24h；所述金属陶瓷复合粉由以下重量份组分组成，如表1所示；表1实施例1实施例2实施例3实施例4Ti（C，N）45份60份52份48份Ni粉25份30份28份32份Mo粉15份18份14份15份WC粉6份8份7份5份注：实施例1球料比为5：1，实施例2球料比为6：1，实施例3球料比为6：1，实施例4球料比为7：1；步骤四、制好的球磨后混合料经干燥掺入成型剂后压制成型毛坯，毛坯在真空烧结炉中烧结，真空烧结的真空度高于1.0×10-1Pa，烧结温度1200～1360℃，保温20h，烧结后即得到增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料。上述放电气体为氩气，炉腔内氩气压力为80Pa。上述放电气体为氩气，氩气纯度≥99.0%。上述研磨介质为无水酒精或丙酮或正己烷。本实施例进一步阐述如下：先按比例称取2%（重量比）的碳纳米管用等离子体进行表面改性处理，以增加碳纳米管的表面活性位。改性处理在辉光放电等离子炉中进行，放电气体为氩气，在炉中充入氩气，所用氩气纯度≥99.0%，氩气压力为80Pa，本专利技术充入炉腔内氩气压力为80Pa，工作电压为700V，工作电流为0.5A，处理时间为60min。碳纳米管表面改性处理完成后，将其放入极性溶剂乙二醇单丁醚中，溶剂中放入3‰的山梨糖醇酐三硬脂酸酯（span-65）作为表面分散剂，采用超声分散60s，使分散剂在碳纳米管表面充分吸附，通过添加的表面分散剂锚固基团吸附在固体颗粒表面，其溶剂化链在介质中伸展形成位阻层，充当稳定部分，阻碍颗粒的碰撞团聚和重力沉降，通过这种空间位租效应，使得碳纳米管在溶剂中充分分散。将充分分散的含碳纳米管溶剂加入按比例配制的金属陶瓷复合粉中球磨，球磨在行星式球磨机中进行，球料比为5：1，研磨介质为无水酒精，液料比为400ml/Kg，球磨机转速为180rpm，时间为24h。制好的混合料经干燥掺入成型剂后压制成型毛坯，毛坯在真空烧结炉中烧结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、先将碳纳米管放入辉光放电等离子炉中进行放电处理获得改性后的碳纳米管，放电气体为氩气、氮气、氦气中的至少一种，放电气体压力为小于1000Pa，工作电压为500～800V，工作电流为0.3～1A，处理时间为30～120min；步骤二、将改性后的碳纳米管放入极性溶剂中，此极性溶剂中放入1～5‰的山梨糖醇酐三硬脂酸酯作为表面分散剂，用超声分散30～200s，使山梨糖醇酐三硬脂酸酯和改性后的碳纳米管表面充分吸附，从而形成含碳纳米管的溶剂；所述极性溶剂为乙二醇单丁醚或者乙二醇；步骤三、将充分分散的含碳纳米管的溶剂与金属陶瓷复合粉按照碳纳米管在复合粉中含量0.25～6.0%重量比比例配制形成混合物，将此混合物放入行星式球磨机中进行球磨形成球磨后混合料，球料比为5：1～8：1，液料比为300～500ml/Kg，球磨机转速为180rpm，时间为24h；所述金属陶瓷复合粉由以下重量份组分组成：Ti（C，N）40~65份、Ni粉22～32份、Mo粉12～18份、WC粉5～8份；步骤四、制好的球磨后混合料经干燥掺入成型剂后压制成型毛坯，毛坯在真空烧结炉中烧结，真空烧结的真空度高于1.0×10...
【技术特征摘要】
1.一种增韧Ti（C，N）基金属陶瓷复合材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、先将碳纳米管放入辉光放电等离子炉中进行放电处理获得改性后的碳纳米管，放电气体为氩气、氮气、氦气中的至少一种，放电气体压力为小于1000Pa，工作电压为500～800V，工作电流为0.3～1A，处理时间为30～120min；步骤二、将改性后的碳纳米管放入极性溶剂中，此极性溶剂中放入1～5‰的山梨糖醇酐三硬脂酸酯作为表面分散剂，用超声分散30～200s，使山梨糖醇酐三硬脂酸酯和改性后的碳纳米管表面充分吸附，从而形成含碳纳米管的溶剂；所述极性溶剂为乙二醇单丁醚或者乙二醇；步骤三、将充分分散的含碳纳米管的溶剂与金属陶瓷复合粉按照碳纳米管在复合粉中含量0.25～6.0%重量比比例配制形成混合物，将此混合物放入行星式球磨机中进行球磨形成球磨后混合料，球料比为5：1～8：1，液料比为300～...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴何洪，徐纯芳，余立新，杨汉民，
申请(专利权)人：苏州新锐合金工具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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