[發明專利]碳化鈦釩及其生產方法

在審

• 申請號: 201310602917.4
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103613387A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 方民憲;許子路;張雪峰;范興平;鄧剛;孫青竹;王勇;李思艾;馮瑤
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/622
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 高蕓

技術領域

本發明涉及金屬陶瓷碳化鈦釩及其生產方法，屬于金屬陶瓷領域。

背景技術

目前，VC和TiC目前的主要應用領域是制備金屬陶瓷、強化高速鋼、強化鋼鐵等的基體材料等。碳化鈦（TiC）和碳化釩（VC或V₂C）具有硬度高、抗氧化、耐腐蝕、比重小、穩定性好等優異的化學性能。碳化鈦常被作為碳化鈦基金屬陶瓷的基體材料，而碳化釩則作為添加劑加入到碳化鈦基金屬陶瓷之中。

自上世紀，碳化鎢(WC)基硬質合金誕生以來，WC一直是硬質合金的基本成分。自20世紀90年代以來，我國鎢資源逐漸枯竭，鎢礦開采成本上升，價格逐年上漲，特別是2005年上半年爆漲四倍，至今仍在高位運行，從而威脅著我國硬質合金企業的生存和發展。并且鎢還是重要的戰略資源，是制造穿甲彈、反坦克導彈等高比重合金的主要原料。因此，節約和替代鎢就成了我國硬質合金行業的頭等大事。而發展TiC基金屬陶瓷取代WC基硬質合金是解決這一問題的根本之道。國外從上世紀60年代開始，我國從上世紀九十年代開始，就致力于這方面的研究，但一直未攻克TiC基硬質合金沖擊韌性較低的問題。發明人研制的新型(Ti,V)C金屬陶瓷，由于VC和TiC之間的固溶強化作用，再加入適當的添加劑，將有望在耐磨密封零部件、刀具、模具等領域替代傳統的WC基硬質合金。特別是在飛機、艦船、車輛等領域，由于其密度低，更具有獨特的技術優勢。這將為節約我國寶貴的鎢鈷資源作出貢獻。

目前，生產VC和TiC，大多采用碳熱還原法，VC的生產是以V₂O₅或V₂O₃、C為原料，混合壓實后在真空氣氛下合成。TiC的生產是以TiO₂或金屬Ti、C為原料，混合壓實后在真空氣氛下合成。

公開號為CN103266248，發明名稱為“一種碳化釩鈦基硬質合金”的專利申請所公開的碳化釩鈦，其中的V含量為39.06%～43.65%，Ti含量為36.75%～41.08%，Fe含量為0.5%～5%，C含量為9.19%～10.27%，余量是鈷和雜質。發明人研究發現，按VC和TiC的分子式計算，其C含量僅能滿足形成TiC或者VC對碳含量的需求，而從熱力學上可證明，形成TiC的自由焓低于形成VC的自由焓，或者是形成TiC比形成VC的更容易，所以該文獻所述的碳化釩鈦實質上是TiC和金屬V的混合物，因為TiC的硬度是HRA91左右，金屬V的硬度是HRB35左右，金屬V的硬度大大低于TiC，所以兩者形成的混合物，其硬度應在HRB35～HRA91之間。故其碳化釩鈦的硬度不可能達到該文獻中所述的91.4JHRA～95.2HRA。這還未計入加入軟質相鈷、鐵后，導致的硬度降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供碳化鈦釩金屬陶瓷，以下簡稱(Ti,V)C金屬陶瓷。

本發明(Ti,V)C金屬陶瓷，是VC和TiC組成的連續固溶體，其VC、TiC、C_游（游離C）的重量百分含量分別為VC為28.40～77.80.％、TiC20.0～72.50.％、C_游0.00～2.60％，余量為不可避免的雜質。

進一步優選，其中，VC、TiC、C_游的重量百分含量分別為VC46.93%～77.80%，TiC20.0.%～52.50.%，C_游為0.57%～2.20%，余量為不可避免的雜質。或VC、TiC、C_游的重量百分含量分別為VC28.40%～59.90%，TiC37.50%～72.50%，C_游.0.00%～2.60%，余量為不可避免的雜質。

本發明提供了兩種方法來制取(Ti,V)C金屬陶瓷。

方法一，包括如下步驟：

a、配料：取原料偏釩酸銨粉、金屬鈦粉和碳粉，按重量配比V₂O₅：Ti：C=1.63～10.05：1～1.5：1～5.25混合均勻，得混合料；

b、壓制成型：將a步驟得到的混合料壓制成密度為2.0～2.5g·cm^-3的壓塊；其壓塊可以是任意形狀，如正方形、長方形、圓柱形等。