[發(fā)明專利]基于碳遷移的表面自潤滑Ti(C;N)基金屬陶瓷制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710300227.1 | 申請日： | 2017-05-02 |
| 公開（公告）號： | CN107099722B | 公開（公告）日： | 2018-10-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 熊計;郭智興;劉俊波 | 申請（專利權(quán)）人： | 四川大學(xué) |
| 主分類號： | C22C29/04 | 分類號： | C22C29/04;C22C1/05;C22C1/10;C23C8/64 |
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| 地址： | 610207*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 遷移 表面 潤滑 ti 基金 陶瓷 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于碳遷移的表面自潤滑Ti(C,N)基金屬陶瓷制備方法，其特征是先在500～650℃下保溫2～4h形成孔隙度為25%～40%的脫除成型劑的金屬陶瓷生坯；然后將無定形Si?C?O包覆TiH2的核/殼結(jié)構(gòu)粉末，厚度小于3nm、層數(shù)小于3層且比表面積大于250m2/g的石墨烯，Na2CO3三種物質(zhì)按重量百分比2:1:1混合配制出含氫滲碳介質(zhì)；再將生坯埋入含氫滲碳介質(zhì)中的并在5~15MPa壓力下緊實；最后進行液相燒結(jié)，基于碳遷移實現(xiàn)表面自潤滑Ti(C,N)基金屬陶瓷制備。本發(fā)明克服了現(xiàn)有工藝存在的晶粒長大嚴(yán)重、滲碳時間長、效率低的問題，在燒結(jié)過程中實現(xiàn)表面自潤滑Ti(C,N)基金屬陶瓷制備。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種金屬陶瓷材料的制備方法，特別涉及基于碳遷移的表面自潤滑Ti(C,N)基金屬陶瓷制備方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)
Ti(C,N)金屬陶瓷由于具有比WC基硬質(zhì)合金更好的紅硬性、較低的腐蝕性、導(dǎo)熱率和摩擦系數(shù)、較好的抗粘刀能力,在許多加工場合已成功取代WC硬質(zhì)合金。通過表面滲碳處理制備出表面自潤滑的金屬陶瓷，可以進一步提高其抗摩擦磨損性能。CN94119863.4公開了一種陶瓷材料的滲碳方法。將陶瓷(Al2O3、ZrO2或氧化物系列)浸入HF溶液，以便對其進行深入到0.01μm～100μm的表面處理；將經(jīng)過上述表面處理的陶瓷材料放入石英管中，再轉(zhuǎn)入滲碳爐中；然后注入硅氧烷和輕石油，加熱和冷卻；最后進行樹脂處理、洗滌和干燥，得到碳浸滲入0.01μm～100μm的滲碳滑動材料。這樣，滲碳在簡單方式下進行，可使滑動材料諸如Al2O3等具有改善的摩擦系數(shù)和其它改善的性能。鐘杰等報道了一種金屬陶瓷的雙輝滲碳方法，按TiC-10wt%TiN-32wt%Ni-16 wt%Mo-8.4wt%WC配料，粉末混合后加適量酒精分散，機械球磨混料24 h , 轉(zhuǎn)速260 r/min , 球料比為7：1；球磨后烘干并壓制成型, 壓制壓力為300 MPa；隨后進行真空液相燒結(jié), 燒結(jié)溫度為1430 ℃, 保溫60 min；燒結(jié)后打磨拋光試樣表面, 裝入雙輝等離子滲碳設(shè)備中進行滲碳, 滲碳溫度為1200 ℃, 滲碳時間為180min , 放電氣體為高純氬氣, 源極靶材為高純石墨。（鐘杰, 鄭勇, 張一欣.功能梯度Ti(C, N)基金屬陶瓷制備技術(shù).復(fù)合材料學(xué)報，2009，26（3）：111-115）。
但是，上述方法是在材料燒結(jié)完成后再進行滲碳處理，滲碳時間長，效率不高；而且高溫下金屬陶瓷材料容易出現(xiàn)晶粒長大，導(dǎo)致材料性能下降。因此，尋找制備表面自潤滑金屬陶瓷材料的新方法十分必要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前制備表面自潤滑金屬陶瓷材料時，“燒結(jié)+滲碳”工藝存在的晶粒長大嚴(yán)重、滲碳時間長、效率低的問題，提出先將金屬陶瓷壓坯脫除成型劑使其形成多孔生坯，再將無定形Si-C-O包覆TiH2的核/殼結(jié)構(gòu)粉末、石墨烯、Na2CO3混合行星球磨時均勻混合形成含氫滲碳介質(zhì)，然后將多孔生坯放入滲碳介質(zhì)中并進行緊實，最后進行液相燒結(jié)時基于碳遷移制備出表面自潤滑Ti(C,N)基金屬陶瓷。
本發(fā)明的基于碳遷移的表面自潤滑Ti(C,N)基金屬陶瓷制備方法，其特征在于依次包含以下步驟：
（1）脫成型劑金屬陶瓷生坯制備：按重量百分比稱取各種原料粉末配料，其中Ni占5～20wt%，Co占0～20wt%，Mo2C占5～15wt%， WC占5～20wt%，TiC0.7N0.3為余量；將稱取的粉末混合并經(jīng)過球磨、過濾、干燥、摻成型劑、壓制成型得到金屬陶瓷生坯；金屬陶瓷生坯在真空燒結(jié)爐中500～650℃保溫2～4h，真空度為10～25Pa, 形成孔隙度為25%～40%的脫除成型劑的金屬陶瓷生坯；
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