一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法，制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括：8～14份Co/WC纳米复合粉体、25～40份TiC、8～13份TiN、18～28份Ni、11～15份Mo、6～12份Co、0.8～1.5份C、0.5～3.5份Ti(C,N)和0.12～0.25份CeO

【技术实现步骤摘要】
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法
本专利技术涉及金属陶瓷材料
，具体涉及一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法。
技术介绍
刀具一般是指刀具切削部分的材料，是机床实现切削加工的直接执行者，在金属切削过程中，刀具切削部分在高温下承受着很大切削力与剧烈摩擦，而且断续切削工作时，还伴随着冲击与振动。因此，对刀具材料的要求更为严格，需要具有高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度与人性，以及良好的导热性和较小的线膨胀系数等。刀具材料的性能优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的重要因素。常用的刀具材料包括高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、超硬材料、涂层刀具等。其中金属陶瓷与硬质合金的加工方法相似，一般认为金属陶瓷就是Ti(C,N)基硬质合金，是以Ti(C,N)为基体，Ni、Mo、Co为粘接剂制备而成的复合材料。这类材料不仅具有较高的硬度和耐磨性，优良的化学稳定性、红硬性和抗蠕变性能，还具有一定的韧性和强度，但其断裂韧性较差，使用寿命较短。中国专利CN105220087A公开了一种高强韧Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料，该复合材料的组分包括：TiN、Mo、WC、Co、Ni、Cr2C3、C、TiC和表面改性增强体；所述的表面改性增强体包括改性碳纤维和改性CNT中的一种或两种的混合物，所述的改性碳纤维为表面沉积有热解碳涂层的碳纤维，所述的改性CNT为表面沉积有热解碳涂层的CNT。但该专利制备的金属陶瓷复合材料的硬度和韧性不佳。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法，以解决上述技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料，制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括：8～14份Co/WC纳米复合粉体、25～40份TiC、8～13份TiN、18～28份Ni、11～15份Mo、6～12份Co、0.8～1.5份C、0.5～3.5份Ti(C,N)和0.12～0.25份CeO2。进一步地，制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括：11份Co/WC纳米复合粉体、32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2。进一步地，上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1～5μm的TiC以重量比(3.5～12):100混合的混合物。进一步地，上述WC/Co纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤：步骤i，将偏钨酸铵与硝酸钴以重量(1.8～3.2):1溶于去离子水中，充分搅拌，得到前驱体液，并放到雾化干燥机内，经雾化干燥，得到前驱体粉；步骤ii，将前驱体粉放到焙烧炉内，控制温度为670～820℃，处理2～6小时，并与碳粉球磨混合，得到混合粉末；在该温度下前驱体粉内的阴离子被除去，生成复合产物，并与碳粉混合，得到混合粉末；步骤iii，将混合粉末放到管式炉内，通入高纯氮气吹扫10～20分钟，再通入氢气，并升温至730～860℃，保温处理3～8小时，冷却至常温，得到WC/Co纳米复合粉体。更进一步地，步骤i中，上述雾化干燥的工作参数为：雾化干燥机的进口温度为260～420℃，出口温度为120～220℃。更进一步地，步骤ii中，上述球磨混合的球磨比为8:1，球磨时间为10～20小时，球磨介质为正己烷。本专利技术的另一专利技术目的在于提供一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S10，按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料；步骤S20，将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合，并加入成型剂，充分混合均匀后造粒、干燥，得到混合颗粒；步骤S30，将混合颗粒装入模具中，压制成型，得到坯料，并将坯料转移至真空炉，升温至300～350℃，保温60～90分钟，继续升温至580～620℃，保温50～80分钟，除去成型剂；步骤S40，将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内，真空烧结，得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。进一步地，步骤S20中，上述成型剂的加入量为0.8～1.5wt％。进一步地，步骤S40中，上述真空烧结的温度控制包括：先以3～3.5℃/min的升温速度升温至400℃，恒温30min，再以3.5～4℃/min的升温速度升温至760℃，恒温10～20分钟，再以2.0～2.5℃/min的升温速度升温至1200℃，保温60～120分钟，再以0.8～1.2℃/min的升温速率升温至终温，保温50～80分钟后，以10℃/min的降温速度降温至1320℃，再以1℃/min的降温速度降温至1140℃，最后再随炉冷却。其中，真空烧结温度在760℃以下以较快的温度进行升温，在升温至760℃后保温处理10～20分钟，保证原料的均温热透性，减小原料间的热应力，在升温至1200℃时进行再保温处理，在原料液化之前，将产生的气体进行一定程度的挥发、排出，保证真空烧结炉内的真空度，可以提高金属陶瓷材料的致密度，而在最高温度保持一段时间后，快速冷却至1320℃后，进行缓慢降温，可以降低产品的内应力，避免产品弯曲开裂。从上述的技术方案可以看出，本专利技术的优点是：1.本专利技术纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料通过添加WC/Co纳米复合粉体对金属陶瓷的性能进行改善，通过对粘结性Co进行表面改性，合成纳米复合粉体，提高金属陶瓷性能的断裂韧性、强度和硬度，使其显示出更优异的耐磨性和抗冲击性能；2.本专利技术纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料选用适宜的原料配比，优化真空烧结工艺，使制得的金属陶瓷材料具有良好的致密性，进而提高产品的韧性和强度，并且制备方法简单，制备工艺易操作，产品经济价值高的特点，具有广阔的应用空间。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将对本专利技术作进一步详细的说明。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括：11份Co/WC纳米复合粉体、32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2；上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1～5μm的TiC以重量比7.8:100混合的混合物；上述WC/Co纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤：步骤i，将偏钨酸铵与硝酸钴以重量2.5:1溶于去离子水中，充分搅拌，得到前驱体液，并放到雾化干燥机内，经雾化干燥，得到前驱体粉；上述雾化干燥的工作参数为：雾化干燥机的进口温度为340℃，出口温度为170℃；步骤ii，将前驱体粉放到焙烧炉内，控制温度为740℃，处理4小时，并与碳粉球磨混合，得到混合粉末；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料，其特征在于，制备所述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括：8～14份Co/WC纳米复合粉体、25～40份TiC、8～13份TiN、18～28份Ni、11～15份Mo、6～12份Co、0.8～1.5份C、0.5～3.5份Ti(C,N)和0.12～0.25份CeO

【技术特征摘要】
1.一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料，其特征在于，制备所述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括：8～14份Co/WC纳米复合粉体、25～40份TiC、8～13份TiN、18～28份Ni、11～15份Mo、6～12份Co、0.8～1.5份C、0.5～3.5份Ti(C,N)和0.12～0.25份CeO2。


2.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料，其特征在于，制备所述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括：11份Co/WC纳米复合粉体、32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2。


3.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料，其特征在于，所述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1～5μm的TiC以重量比(3.5～12):100混合的混合物。


4.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料，其特征在于，所述WC/Co纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤：
步骤i，将偏钨酸铵与硝酸钴以重量(1.8～3.2):1溶于去离子水中，充分搅拌，得到前驱体液，并放到雾化干燥机内，经雾化干燥，得到前驱体粉；
步骤ii，将前驱体粉放到焙烧炉内，控制温度为670～820℃，处理2～6小时，并与碳粉球磨混合，得到混合粉末；
步骤iii，将混合粉末放到管式炉内，通入高纯氮气吹扫10～20分钟，再通入氢气，并升温至730～860℃，保温处理3～8小时，冷却至常温，得到WC/Co纳米复合粉体。


5.根据权利要求4所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料，其特征在于，步骤i中，所述雾化干...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭小红，张晓东，苏灏鼎，严毅君，陈禹豪，
申请(专利权)人：杭州科技职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33