复合碳氮化物粉末及其制造方法技术

所述复合碳氮化物粉末包含：作为主要成分元素的Ti；以及选自由Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al和Si构成的组中的至少一种添加元素。所述复合碳氮化物粉末包含多个含有Ti和一种或多种添加元素的复合碳氮化物颗粒。所述多个复合碳氮化物颗粒包括多个均质组成颗粒，其中各复合碳氮化物颗粒中Ti的平均浓度和添加元素的平均浓度与全部复合碳氮化物粉末中Ti的平均浓度和添加元素的平均浓度的差值在‑5原子％以上5原子％以下的范围内。均质组成颗粒的截面积占复合碳氮化物颗粒1p的截面积的90％以上，并且均质组成颗粒的数量占复合碳氮化物颗粒1p的90％以上。

Composite carbon nitride powder and its manufacturing method

The composite carbon nitride powder includes: Ti as the main component element, and at least one added element in the group selected free Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al, and Si. The composite carbonitride powder contains a plurality of compound carbonitride particles containing Ti and one or more added elements. The composite carbon nitride particles include a plurality of homogeneous particles, in which the mean concentration of Ti and the average concentration of the added elements in the composite carbides particles and the average concentration of Ti in the composite carbides powder and the average concentration of the added elements are within the range of less than 5 atom% of the 5% precursor. The intercepting area of the homogeneous particles accounts for more than 90% of the intercepting area of the compound carbon nitride particle 1p, and the amount of the homogeneous particles is more than 90% of the compound carbon nitride particles 1p.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合碳氮化物粉末及其制造方法
本专利技术涉及复合碳氮化物粉末以及制造复合碳氮化粉末的方法。本申请要求于2015年11月2日提交的日本专利申请No.2015-215721的优先权，并且该日本申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
金属陶瓷是一种含有Ti作为主要成分元素的硬质合金，其耐磨性优异，因此适用于(例如)切削工具和耐磨工具。日本专利公开No.02-190438(专利文献1)公开了一种工具用金属陶瓷，其包含70体积％至95体积％的硬质分散相和5体积％至30体积％的含有至少一种铁族金属的结合相，并且该金属陶瓷包含单相颗粒(即I型颗粒)以及具有芯部和外周部的II型颗粒作为组织构造。日本专利公开No.2004-292842(专利文献2)公开了一种包含硬质相和结合相的金属陶瓷，所述硬质相包括第一硬质相和第二硬质相，其中第一硬质相具有由碳氮化钛构成的芯部以及钛和除钛以外的至少一种金属的复合碳氮化物固溶体构成的外周部，第二硬质相含有钛和除钛以外的至少一种金属的复合碳氮化物固溶体。日本专利公开No.2006-131975(专利文献3)公开了一种包括结合相和硬质相的锯条用金属陶瓷，所述结合相含有铁族金属，主要是Co和Ni，所述硬质相主要含有必要的Ti和W、以及至少一种其他金属组分的碳氮化物，并且所述硬质相具有包括黑色芯颗粒和外周部分的芯构造。WO2010/008004A(专利文献4)公开了一种硬质粉末，制造该硬质粉末的方法，以及一种烧结硬质合金，其中该硬质粉末含有90体积％以上的由(Ti1-x,Mx)(C1-y,Ny)表示的复合碳氮化物固溶体，所述烧结硬质合金由硬质相和结合相构成，该硬质相含有由(Ti1-x,Mx)(C1-y,Ny)表示的复合碳氮化物固溶体，相对于全部硬质相，所述复合碳氮化物固溶体的量为90体积％以上。引用列表专利文献专利文献1：日本专利公开No.02-190438专利文献2：日本专利公开No.2004-292842专利文献3：日本专利公开No.2006-131975专利文献4：WO2010/008004A
技术实现思路
根据本公开的复合碳氮化物粉末包含钛作为主要成分元素，以及选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的至少一种添加元素。所述复合碳氮化物粉末包含多个含有钛和所述添加元素的复合碳氮化物颗粒。所述多个复合碳氮化物颗粒包括多个均质组成颗粒，其中各复合碳氮化物颗粒中的钛和添加元素的平均浓度与全部复合碳氮化物粉末中钛和添加元素的平均浓度间的差值在-5原子％以上5原子％以下的范围内。均质组成颗粒的截面积占复合碳氮化物颗粒的截面积的90％以上，并且均质组成颗粒的数量占复合碳氮化物颗粒的90％以上。根据本公开的复合碳氮化物粉末制造方法是这样一种复合碳氮化物粉末制造方法，该复合碳氮化物粉末包含钛作为主要成分元素，以及选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的至少一种添加元素，该方法包括：将含有钛的氧化物粉末、含有添加元素的氧化物粉末以及含有碳的碳源粉末混合，以形成混合粉末的混合步骤；将混合粉末造粒以形成造粒体的造粒步骤；以及在含氮气的氮气气氛气体中，在1800℃以上的温度下对造粒体进行热处理，以形成复合碳氮化物粉末的热处理步骤。附图说明图1示出了根据本专利技术一个方面的复合碳氮化物粉末的截面结构的一个实例的示意图。图2示出了根据本专利技术另一方面的复合碳氮化物粉末制造方法的一个实例的流程图。图3示出了根据本专利技术的一个方面的复合碳氮化物粉末制造方法中使用的热处理装置的一个实例的示意图。图4示出了通过使用根据本专利技术的一个方面的复合碳氮化物粉末制造的硬质合金的截面结构的一个实例的示意图。图5示出了常规硬质合金的截面结构的一个实例的示意图。图6示出了根据本专利技术的实施例2中复合碳氮化物粉末的截面结构的电子显微镜照片。图7示出了在根据本专利技术的实施例2的复合碳氮化物粉末中的复合碳氮化物颗粒中，均质组成颗粒中的钛和添加元素的浓度分布图。图8示出了根据本专利技术的实施例3中复合碳氮化物粉末的截面结构的电子显微镜照片。图9示出了比较例4中复合碳氮化物粉末的截面结构的电子显微镜照片。图10示出了在根据本专利技术的实施例13中制造的硬质合金的复合碳氮化物硬质相中，均质组成硬质相的钛和添加元素浓度分布图。图11示出了在比较例7中制造的硬质合金中，复合碳氮化物硬质相中的钛和添加元素的浓度分布图。具体实施方式[本公开解决的问题]在日本专利公开No.02-190438(专利文献1)、日本专利公开No.2004-292842(专利文献2)和日本专利公开No.2006-131975(专利文献3)中公开的所有金属陶瓷均包含具有芯结构的硬质相，所述芯结构包括芯部和包围该芯部的外周部，从而使得芯部和外周部中的组成类型不同，从而存在难以提高金属陶瓷的强度的问题。WO2010/0080004A(专利文献4)描述了包含在硬质粉末中的复合碳氮化物固溶体具有均匀的组成，其中复合碳氮化物固溶体中所含的金属元素相对于各金属元素的平均组成在-5原子％以上5原子％以下的范围内。然而，本专利技术人通过进一步的研究发现，这种硬质粉末包含含有Ti的碳氮化物(其为原料的至少一部分)，并且这种含有Ti的碳氮化物在化学上非常稳定，因此即使在2200℃的高温下进行热处理时也不会与其他原料一体化，由此会提供大量的含Ti的残余未反应的碳氮化物，其在烧结过程中会起到溶解再析出的核的作用，从而最终形成具有芯结构的硬质相。即，WO2010/0080004A(专利文献4)也存在难以提高由专利文献中公开的硬质粉末得到的烧结硬质合金的强度的问题。因此，本专利技术的目的是解决这些问题，并提供具有均质组成的复合碳氮化物粉末以及该复合碳氮化物粉末的制造方法。[本公开的有益效果]根据本公开的目的，可以提供具有均质组成的复合碳氮化物粉末以及该复合碳氮化物粉末的制造方法。[具体实施方案]如图1所示，根据本专利技术的实施方案的复合碳氮化物粉末1包含作为主要成分元素的钛，以及选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的至少一种添加元素。复合碳氮化物粉末1包含多个含有钛和添加元素的复合碳氮化物颗粒1p。所述多个复合碳氮化物颗粒1p包括多个均质组成颗粒1ph，其中各复合碳氮化物颗粒1p中钛和添加元素的平均浓度与全部复合碳氮化物粉末1中钛和添加元素的平均浓度间的差值在-5原子％以上5原子％以下的范围内。均质组成颗粒1ph的截面积占复合碳氮化物颗粒1p的截面积的90％以上，并且均质组成颗粒1ph的数量占复合碳氮化物颗粒1p的90％以上。根据本实施方案的复合碳氮化物粉末1中所包含的多个复合碳氮化物颗粒1p中的许多复合碳氮化物颗粒是均质组成颗粒，这些均质组成颗粒是均匀的，并且颗粒中的钛和添加元素的组成几乎没有变化，从而可以制造包含均质复合碳氮化物相的硬质合金，并且硬度和断裂韧性均较高。在根据本实施方案的复合碳氮化物粉末1的均质组成颗粒1ph中，相对于全部复合碳氮化物粉末1中钛和添加元素的平均浓度，各均质组成颗粒1ph中钛和添加元素的浓度分布可以设定为在-5原子％以上5原子％以下的范围内。这种复合碳氮化物粉末1可以制造包含均质复合碳氮化物相的硬质合金，并且硬度和断裂韧性均较高。如图1至3所示，根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合碳氮化物粉末，包含：作为主要成分元素的钛，以及选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的至少一种添加元素，所述复合碳氮化物粉末包含多个含有钛和所述添加元素的复合碳氮化物颗粒，所述多个复合碳氮化物颗粒包括多个均质组成颗粒，其中各所述复合碳氮化物颗粒中钛和所述添加元素的平均浓度与全部所述复合碳氮化物粉末中钛和所述添加元素的平均浓度的差值在‑5原子％以上5原子％以下的范围内，并且所述均质组成颗粒的截面积占所述复合碳氮化物颗粒的截面积的90％以上，并且所述均质组成颗粒的数量占所述复合碳氮化物颗粒数量的90％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 JP 2015-2157211.一种复合碳氮化物粉末，包含：作为主要成分元素的钛，以及选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的至少一种添加元素，所述复合碳氮化物粉末包含多个含有钛和所述添加元素的复合碳氮化物颗粒，所述多个复合碳氮化物颗粒包括多个均质组成颗粒，其中各所述复合碳氮化物颗粒中钛和所述添加元素的平均浓度与全部所述复合碳氮化物粉末中钛和所述添加元素的平均浓度的差值在-5原子％以上5原子％以下的范围内，并且所述均质组成颗粒的截面积占所述复合碳氮化物颗粒的截面积的90％以上，并且所述均质组成颗粒的数量占所述复合碳氮化物颗粒数量的90％以上。2.根据权利要求1所述的复合碳氮化物粉末，其中，在所述均质组成颗粒中，相对于全部所述复合碳氮化物粉末中钛和所述添加元素的平均浓度，各所述均质组成颗粒中钛和所述添加元素的浓度分布在-5原子％以上5原子％以下的范围内。3.一种制造复合碳氮化物粉末的方法，该复合碳氮化物粉末含有作为主要成分元素的钛，以及选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：道内真人，津田圭一，凑嘉洋，石田友幸，松本明英，林武彦，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，联合材料公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP