碳氮化钒钛固溶体及其硬质合金的生产方法技术

本发明专利技术涉及碳氮化钒钛固溶体及其硬质合金的生产方法，属于硬质合金技术领域。本发明专利技术解决的技术问题是提供一种成本低、工艺易于控制的碳氮化钒钛钒钛固溶体及其硬质合金生产方法。该碳氮化钒钛钒钛固溶体的生产方法包括如下步骤：a、球磨：取固体粉末，按液固比4～8∶1加入无水乙醇，球料比5～10∶1进行球磨混料；其中，所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化金属粉，所述碳氮化金属粉为碳氮化钛粉或碳氮化钒粉；b、过滤干燥；c、压制成型；d、还原碳化，即得碳氮化钒钛固溶体。本发明专利技术以常用的碳热还原法制取的Ti(C,N)或V(C,N)为氮源生产碳氮化钒钛固溶体及相应的基硬质合金，其N含量易于控制，生产工艺简单易行，便于控制，成本较低。

Production Method of Vanadium Titanium Carbide Solid Solution and Its Cemented Carbide

The invention relates to a vanadium titanium carbide solid solution and a production method of its cemented carbide, belonging to the technical field of cemented carbide. The technical problem solved by the invention is to provide a low cost and easy-controlled process for producing vanadium, titanium, vanadium and titanium carbonitride solid solution and its cemented carbide. The production method of the vanadium, titanium, vanadium and titanium carbide solid solution comprises the following steps: A. ball milling: taking solid powder, adding anhydrous ethanol at the liquid-solid ratio of 4 to 8:1, and ball-to-ball ratio of 5 to 10:1 for ball milling mixtures; where the solid powder is vanadium titanium carbide powder and metal carbide powder, the metal carbide powder is titanium carbide powder or vanadium carbide powder; B. filtering and drying; C. pressing and shaping; D. Reduction carbonization, that is, vanadium and titanium carbonitride solid solution. The Ti (C, N) or V (C, N) prepared by common carbothermal reduction method is used as nitrogen source to produce vanadium titanium carbide solid solution and corresponding base cemented carbide. The content of N is easy to control, the production process is simple, easy to control and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
碳氮化钒钛固溶体及其硬质合金的生产方法
本专利技术涉及碳氮化钒钛固溶体及其硬质合金的生产方法，属于硬质合金

技术介绍
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度，可广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。其中，碳化钒钛((Ti,V)C)及碳氮化钒钛((Ti,V)(C,N))是一种新兴的硬质合金，而后者是前者加入N后形成的。目前，碳氮化钒钛((Ti,V)(C,N))的合成一般是在含氮气氛下高温碳氮化。比如：公开号为CN101462702B的专利公开了制取纳米晶碳氮化钛粉中添加N的方法，是在在氮气、氨气或氮氨混合气的气氛下，于900℃～1450℃加碳碳化还原和氮化偏钛酸、纳米TiO2、偏钒酸铵、多聚钒酸铵等它们的混合物。公开号为CN100503509C的专利公开了纳米晶氮碳化钛陶瓷超细粉的制取方法，它分在密闭系统内和在开放系统两种系统内进行，在密闭系统内，通入氮气0.005MPa，1300～1600℃下，高温碳氮化纳米氧化钛和纳米碳黑的混合料。在开放系统内，是通入稍大于1大气压的氮气，1300～1600℃下，高温碳氮化纳米氧化钛和纳米碳黑的混合料。公开号为CN101487094B的专利公开了制取含稀土的碳氮化钛硬质合金粉末的方法，是在在氮气气氛下，在1200～1350℃加碳碳化还原和氮化纳米TiO2、纳米碳黑、H2TiO3或TiOSO4、RE(为La、Ce、Pr、Nd、Y、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Er中的至少一种稀土元素的盐)、M(W、Mo、V、Cr、Ta、Nb中的至少一种金属元素的可溶盐)以及它们的混合物。上述文献的一个共同特点是在含氮气氛下，高温碳氮化含钛和钒及其它添加剂金属的化合物。而在实际生产中，因对产品的氮含量有严格的要求，特别是对于碳氮化钒钛，对不同钒钛含量的产品，需通过大量工业性实验，找到产品中的氮含量和氮气分压力、氮气流量之间的关系，然后严格控制通入氮气和其它惰性气体之间的配比及流量，生产出氮含量符合用户的要求的产品。而在实际生产中，氮气分压和流量的控制操作复杂，稍有不慎，就会导致产品中的氮含量超标。另外，因工业用普氮含有少量的氧气及水分，这些氧气或水分会引起产品氧化，必需用纯度很高的高纯氮气，从而增加生产成本。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术提供一种成本低、工艺易于控制的碳氮化钒钛固溶体粉末及相应的碳氮化钒钛基硬质合金的生产方法。本专利技术解决的第一个技术问题是提供一种碳氮化钒钛固溶体的生产方法。本专利技术碳氮化钒钛((Ti,V)(C,N))固溶体的生产方法，包括如下步骤：a、球磨：取固体粉末，按液固比4～8∶1加入无水乙醇，球料比5～10∶1进行球磨混料；其中，所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化金属粉，所述碳氮化金属粉为碳氮化钛粉或碳氮化钒粉；球磨的时间为8～72h；b、过滤干燥：将球磨后的浆料过0.04～0.05mm孔径的筛，筛下浆料静置后，倾倒出上层清液，然后干燥，得到混合料；c、压制成型：将混合料压制，得到压坯；d、还原碳化：将压坯还原碳化后，冷却，即得碳氮化钒钛固溶体。优选的，所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化钛粉，且按重量百分比，碳化钒钛粉：碳氮化钛粉＝53.72～92.48：7.52～46.28。优选的，所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化钒粉，且按重量百分比，碳化钒钛粉：碳氮化钒粉＝97.06～2.62：2.94～97.38。优选的，c步骤中，将混合料压制成密度2.6～3.8g/cm3的压坯。作为优选方案，d步骤中，还原碳化的具体方法为：将压坯置于真空炉中，真空度为2×10-2～8×10-2Pa，温度为1500～1700℃合金化反应2～5h，得到碳氮化钒钛固溶体；或者将压坯置于管式炉内，氩气或氢气气氛下保温，温度为1700～1900℃合金化反应3～6h，得到碳氮化钒钛固溶体。本专利技术还提供一种碳氮化钒钛基硬质合金。本专利技术碳氮化钒钛基硬质合金，由基本相和粘结剂组成，其中，粘结剂为Co和Ni，基本相为碳氮化钒钛固溶体、碳氮化钒钛固溶体+M粉、碳氮化钒钛固溶体+MxCy粉、碳氮化钒钛固溶体+碳化钒钛+M粉或者碳氮化钒钛固溶体+碳化钒钛+MxCy粉，M粉和MxCy粉中的M均选自W、Mo、Cr、Ta、Nb、Hf、Y和镧系元素中的至少一种。本专利技术解决的另一个技术问题是提供本专利技术所述的碳氮化钒钛硬质合金的生产方法。本专利技术的碳氮化钒钛基硬质合金的生产方法，包括依次进行的如下步骤：Ⅰ、配料：按以下重量百分比取料：(Ti,V)C粉41.32～74.14％，Ti(C,N)粉5.78～35.60％，M或MxCy粉0.00～10％，Co粉4～20％，Ni粉4～20％；或者按以下重量百分比取料：(Ti,V)C粉2.01～74.66％、V(C,N)粉2.26～74.91％、M或MxCy粉0.00～10％、Co粉4～20％、Ni粉4～20％；Ⅱ、球磨混合：按液固比4～8∶1加入无水乙醇，球料比5～10∶1进行球磨混料；Ⅲ、过滤干燥：将球磨后的浆料过0.04～0.05mm孔径的筛，筛下浆料静置后，倾倒出上层清液，然后干燥，得到混合料；Ⅳ、混胶：将混合料与橡胶溶液混合，然后干燥，得到干燥料；Ⅴ、擦筛：将干燥料经0.180mm擦筛制粒；Ⅵ、压制成型：将经制粒后的粉料压制为密度2.625～3.625g/cm3的压坯；Ⅶ、脱胶：将压坯置于真空炉内，在真空度为2×10-2～8×10-2Pa下，温度为850～900℃保温1～2h进行脱胶处理；Ⅷ、烧结：在真空度为2×10-2～8×10-2Pa，烧结温度为1340～1420℃，烧结时间为0.5～2h的条件下烧结，得到碳氮化钒钛基硬质合金。优选的，步骤Ⅱ中，球磨时间为72h。优选的，步骤Ⅳ中，按每公斤混合料掺110～130克橡胶的比例，将混合料和橡胶溶液混合；更优选按每公斤混合料掺120克橡胶的比例，将混合料和橡胶溶液混合。优选的，步骤Ⅳ中，所述橡胶溶液为橡胶汽油溶液，浓度为0.02～0.03g/cm3；优选浓度为0.024g/cm3。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术操作简单易于控制，不采用在高温下通入氮气的方式来加N，不需要调整烧结气氛中的氮气分压力和流量，而且避免了氮气中残余的氧和水分对(Ti,V)(C,N)固溶体或碳氮化钒钛基新型硬质合金的氧化作用。2、本专利技术不采用将纯TiN或VN粉末和(Ti,V)C混合的方式加N，避免了制取纯TiN或VN粉末的工艺复杂及高成本问题。3、本专利技术以常用的碳热还原法制取的Ti(C,N)或V(C,N)为氮源生产(Ti,V)(C,N)固溶体或碳氮化钒钛基硬质合金，其N含量易于控制，生产工艺简单易行。另外，用常用的碳热还原法制取的Ti(C,N)或V(C,N)，不需要控制气氛中的氮气分压，不考虑Ti(C,N)或V(C,N)中的碳氮比，可直接在纯氮气中还原和碳氮化钛氧化物或钒氧化物，可根据实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.碳氮化钒钛固溶体的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：a、球磨：取固体粉末，按液固比4～8∶1加入无水乙醇，球料比5～10∶1进行球磨混料；其中，所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化金属粉，所述碳氮化金属粉为碳氮化钛粉或碳氮化钒粉；球磨的时间为8～72h；b、过滤干燥：将球磨后的浆料过0.04～0.05mm孔径的筛，筛下浆料静置后，倾倒出上层清液，然后干燥，得到混合料；c、压制成型：将混合料压制，得到压坯；d、还原碳化：将压坯还原碳化后，冷却，即得碳氮化钒钛固溶体。

【技术特征摘要】
1.碳氮化钒钛固溶体的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：a、球磨：取固体粉末，按液固比4～8∶1加入无水乙醇，球料比5～10∶1进行球磨混料；其中，所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化金属粉，所述碳氮化金属粉为碳氮化钛粉或碳氮化钒粉；球磨的时间为8～72h；b、过滤干燥：将球磨后的浆料过0.04～0.05mm孔径的筛，筛下浆料静置后，倾倒出上层清液，然后干燥，得到混合料；c、压制成型：将混合料压制，得到压坯；d、还原碳化：将压坯还原碳化后，冷却，即得碳氮化钒钛固溶体。2.根据权利要求1所述的碳氮化钒钛固溶体的生产方法，其特征在于：所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化钛粉，且按重量百分比，碳化钒钛粉：碳氮化钛粉＝53.72～92.48：7.52～46.28。3.根据权利要求1所述的碳氮化钒钛固溶体的生产方法，其特征在于：所述固体粉末为碳化钒钛粉和碳氮化钒粉，且按重量百分比，碳化钒钛粉：碳氮化钒粉＝97.06～2.62：2.94～97.38。4.根据权利要求2或3所述的碳氮化钒钛固溶体的生产方法，其特征在于：c步骤中，将混合料压制成密度2.6～3.8g/cm3的压坯。5.根据权利要求1～4任一项所述的碳氮化钒钛固溶体的生产方法，其特征在于：d步骤中，还原碳化的具体方法为：将压坯置于真空炉中，真空度为2×10-2～8×10-2Pa，温度为1500～1700℃合金化反应2～5h，得到碳氮化钒钛固溶体；或者将压坯置于管式炉内，氩气或氢气气氛下保温，温度为1700～1900℃合金化反应3～6h，得到碳氮化钒钛固溶体。6.碳氮化钒钛基硬质合金，其特征在于：由基本相和粘结剂组成，其中，粘结剂为Co和Ni，基本相为碳氮化钒钛固溶体、碳氮化钒钛固溶体+M粉、碳氮化钒钛固溶体+MxCy粉、碳氮化钒钛固溶体+碳化钒钛+M粉或者碳氮化钒钛固溶体+碳化钒钛+MxCy粉，M粉和MxCy粉中的M均选自W、Mo、Cr、T...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，方民宪，张雪峰，任杰，李思艾，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川,51