一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1‑x)固溶体生产的金属陶瓷及其制备方法，该金属陶瓷包含以下质量百分比组分：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1‑x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo2C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C；其中，0.45

A cermet made from (Ti, Cr, Nb) (Cx, N1-x) solid solution and its preparation method

The present invention discloses a cermet made from (Ti, Cr, Nb) (C x, N1 x) solid solution and its preparation method. The cermet contains 52.9% - 63.8% (Ti, Cr, Nb) (C x, N1 x), 6% - 10% Co, 10% - 14% Ni, 8% - 12% Mo2C, 12% - 15% WC, 0.1% - 0.3% C, of which is 0.45%.

【技术实现步骤摘要】
一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及一种金属陶瓷材料，具体涉及一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
Ti(C,N)是以TiC和TiN为构成基础，属于面心立方点阵NaCl结构。Ti(C,N)基金属陶瓷是以高品质的Ti(C,N)粉、Co粉、Ni粉和Mo2C等第二类碳化物为主要原料，采用粉末冶金的方法制备而成的新型硬质材料。与传统的WC-Co系列密封材料相比，由Ti(C,N)基金属陶瓷为原料制成的具有相同尺寸的制品，其用量为前者的1/3左右，具有成本优势。而且Ti(C,N)基金属陶瓷与WC-Co系硬质合金相比，具有高熔点，高温红硬性，高热稳定性和化学稳定性，还有比WC-Co系硬质合金具有更低的摩擦系数和热导率。因此，Ti(C,N)基金属陶瓷更适合作为现代工业的工模材料和机械密封制品，可广泛用于化工、冶金、电力、海洋工程、石油天然气和国防装备等领域，可解决钨资源枯竭问题，是WC系列硬质合金制品最成功的替代品，具有广阔的发展前景。日本、美国和欧盟在Ti(C,N)基硬质材料研发领域处于世界领先地位，日本三菱，住友电工、美国肯纳金属、瑞典山特维克、奥地利普兰西等公司已经开发出了系列高性能的低氮Ti(C,N)基和高氮Ti(C,N)基硬质材料，其中大部分高氮Ti(C,N)基硬质材料的抗弯强度大于1800～2000MPa、硬度HRA大于90。近几年，日本、美国和欧盟的Ti(C,N)基硬质材料在硬质材料市场中占有量已经达到40％以上，并成逐年上升的趋势。我国的在20世纪60年代末开发了TiC基硬质材料，在“八五”期间开始研制了Ti(C,N)基硬质材料，也取得了一批研究成果，如高碳低氮含量的Ti(C0.7,N0.3)系列硬质材料强度已可达1800MPa，但和国外相比还有较大差距，尤其是在高氮含量的Ti(C,N)基硬质材料方面，由于其制备过程中容易发生氮的分解，难于实现致密化烧结。目前国内制备的高氮Ti(C,N)基硬质材料与制品，普遍还存在成本太高(需采用进口粉)、强度低(抗弯强度约为850～1600MPa)、韧性低、制品的耐磨性和耐腐蚀性太差、批量生产的一致性等关键问题，严重制约了我国Ti(C,N)基硬质材料及制品产业的发展。我国现有Ti(C,N)基硬质材料及制品的性能与巨大的市场需求之间矛盾特别突出，远不能满足现代制造业的发展需求，开发出高性能的Ti(C,N)基硬质材料已是迫切需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷及其制备方法，该金属陶瓷解决了现有WC-Co、WC-Ni系列硬质合金面临钨资源消耗过大的问题，能够替代WC系列硬质合金，其密度小，抗弯强度大，硬度高，化学稳定性好，制造成本低。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷，该金属陶瓷包含以下质量百分比组分：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo2C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C；其中，0.45<x<0.55。优选地，该金属陶瓷是通过将所有组分经湿磨、干燥、制粒、模压成型、真空烧结步骤而获得的。优选地，该金属陶瓷的抗弯强度大于或等于1817MPa，硬度大于或等于HRA89.7，密度为6.70～7.30g/cm3。本专利技术还提供了一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷的制备方法，该方法包含：(1)混料：将以下质量百分比组分进行球磨：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo2C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C，其中，0.45<x<0.55，加入球磨介质，球磨后得到混合料浆，进行沉淀和分离；(2)制粒：将沉淀分离后的料浆置于真空干燥箱在90～110℃烘干，然后依次进行过筛、掺成型剂、擦筛制粒，擦筛目数为40～60目，以获得一定粒径的物料；(3)模压成型：经制粒得到的物料，在180Mpa～230Mpa压力下压制成毛坯；(4)脱脂：将所述毛坯进行真空脱脂，真空脱脂的温度为300℃～550℃，采用梯度升温；(5)真空烧结：将脱脂后的毛坯在真空度为10-1～10-2Pa，烧结温度为1435℃～1465℃的条件下进行烧结，得到成品。优选地，在步骤(1)中，所述球磨介质包含：无水乙醇。优选地，在步骤(2)中，所述成型剂包含：SBP或SBS。优选地，在步骤(4)中，所述梯度升温：SBP成型剂从室温升到300℃，300℃升到400℃，400℃升到500℃；或，SBS成型剂从室温升到300℃，300℃升到450℃，450℃升到550℃。优选地，在步骤(4)中，所述真空脱脂保温时间为4小时～6小时。优选地，该方法制备的密封环的抗弯强度大于或等于1817MPa，硬度大于或等于HRA89.7，密度为6.70～7.30g/cm3。本专利技术还提供了一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷的应用，其特征在于，该金属陶瓷为所述的用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷，用于制作密封制品，包括：密封环。本专利技术的用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷及其制备方法，解决了现有WC-Co、WC-Ni系列硬质合金面临钨资源消耗过大的问题，具有以下优点：(1)本专利技术的(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)基金属陶瓷较其他Ti(C,N)基金属陶瓷有更高的抗弯强度和硬度，抗弯强度可达到1942MPa，硬度达到HRA91.1；(2)本专利技术的(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)基金属陶瓷密封环具有较小的密度(密度范围为6.79～7.22g/cm3)，更高的硬度，更好的耐磨耐蚀性和高温红硬性(在1000℃时氧化量小，组织稳定)，化学稳定性好，耐酸碱环境，制造成本低，综合性能优异，可广泛用于机械、化工、冶金、海洋工程、石油天然气等工况复杂的领域，具有广泛的适用性；(3)与传统的WC-Co、WC-Ni系列硬质合金密封环相比，本专利技术的(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)基金属陶瓷密封环生产具有成本优势，制成具有相同尺寸的制品，其用量为WC-Co系列硬质合金密封环的1/2左右；(4)本专利技术的密封环密度低，质量小，可节约运行成本，使用寿命长，可成功替代WC系列硬质合金密封环，解决钨资源枯竭问题，具有广阔的发展前景。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷，该金属陶瓷包含以下质量百分比组分：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo2C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C；其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1‑x)固溶体生产的金属陶瓷，其特征在于，该金属陶瓷包含以下质量百分比组分：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1‑x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo2C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C；其中，0.45<x<0.55。

【技术特征摘要】
1.一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷，其特征在于，该金属陶瓷包含以下质量百分比组分：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo2C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C；其中，0.45<x<0.55。2.根据权利要求1所述的用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷，其特征在于，该金属陶瓷是通过将所有组分经湿磨、干燥、制粒、模压成型、真空烧结步骤而获得的。3.根据权利要求1或2所述的用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷，其特征在于，该金属陶瓷的抗弯强度大于或等于1817MPa，硬度大于或等于HRA89.7，密度为6.70～7.30g/cm3。4.一种用(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)固溶体生产的金属陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法包含：(1)混料：将以下质量百分比组分进行球磨：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(Cx,N1-x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo2C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C，其中，0.45<x<0.55，加入球磨介质，球磨后得到混合料浆，进行沉淀和分离；(2)制粒：将沉淀分离后的料浆置于真空干燥箱在90～110℃烘干，然后依次进行过筛、掺成型剂、擦筛制粒，擦筛目数为40～60目，以获得一定粒径的物料；(3)模压成型：经制粒得到的物料，在180Mpa～230Mpa压力下压制成毛坯；(4)脱脂：将所述毛坯进行真空脱脂，真空脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德尤，颜招强，
申请(专利权)人：自贡兆强密封制品实业有限公司，四川麦格新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51