[發明專利]一種稀土摻雜Ti(C;N)-304不銹鋼金屬陶瓷的制備工藝

在審

• 申請號: 201810254722.8
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108265218A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 李燁飛;何林;高義民;劉志偉;鄭巧玲;霍旭旭
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;陜西大唐盛業信息科技有限公司
• 主分類號: C22C29/04
• 分類號: C22C29/04;C22C1/05
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種稀土摻雜Ti(C,N)?304不銹鋼金屬陶瓷的制備工藝，按重量百分比，將Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C以及稀土混合均勻，然后在氬氣保護下濕磨，干燥，過篩，得到粉體；將粉體裝入金屬模具中模壓成型；將成型坯體高溫燒結，得到稀土摻雜Ti(C,N)?304不銹鋼金屬陶瓷。本發明過程工藝簡單，成本低廉，適合工業應用；制備的金屬陶瓷成分簡單、不含W、Co戰略稀缺資源，使用Ni含量少。硬度可達88HRA，能用于磨損、氧化腐蝕、磨損與氧化腐蝕交互作用，酸性腐蝕以及磨損與酸性腐蝕交互作用的嚴酷工況。

技術領域

本發明涉及稀土摻雜金屬陶瓷及制備方法，具體涉及一種稀土摻雜Ti(C,N)-304不銹鋼金屬陶瓷的制備工藝。

背景技術

Ti(C,N)基金屬陶瓷由于具有高硬度，與金屬配副摩擦系數低，與金屬基體能潤濕以及耐磨性能優異的特點，是制備工模具以及耐磨件的理想材料，被廣泛用作切削刀具，但是其韌性較低，硬質相與粘結相結合界面強度較低，添加稀土Y可以改善凈化晶界、改善金屬陶瓷結合界面。

Ti(C,N)基金屬陶瓷通常用Co、Ni及其組合作為粘結相，但是由于Co和Ni均屬于戰略稀缺元素，價格昂貴且供應不穩定，導致通常的Ti(C,N)金屬陶瓷價格高，增加了企業生產成本；并且Co易溶于酸，在酸性工況下該類金屬陶瓷耐腐蝕性能差。因此，在保證優異的力學性能條件下，降低Ti(C,N)基金屬陶瓷成本，改善耐酸腐蝕性能具有重要的意義。

公開號CN 101343709A，名稱為“一種金屬陶瓷刀具材料及制備方法”的中國專利，公開了一種以Ti(C,N)粉末、鉻鐵粉、羰基鐵粉、羰基鎳粉、Mo₂C粉末為原料，制備的金屬陶瓷。雖然該金屬陶瓷具有高硬度、耐磨性好，成本低的有點，但是球磨時間長，這增加了能源消耗和生產成本，并且長時間的高能球磨易氧等雜質。

向金屬陶瓷中添加稀土元素是提高金屬陶瓷綜合力學性能的有效手段。通常，稀土元素與金屬陶瓷材料中的氧、硫、硅等元素形成高熔點化合物，能促進非自發形核并阻止晶粒長大從而細化晶粒。并且，稀土元素通常原子尺寸較大，溶解在材料基體中起到固溶強化和彌散強化的效果。對于提高材料的綜合力學性能具有獨特的作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種稀土摻雜Ti(C,N)-304不銹鋼金屬陶瓷的制備工藝，本發明成分簡單，不含稀缺戰略資源W、Co，使用Ni含量少，硬度高，耐磨性好。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種稀土摻雜Ti(C,N)-304不銹鋼金屬陶瓷的制備工藝，包括以下步驟：

(1)混料步驟：按重量百分比為Ti(C,N)：60％～80％,Fe：14％～30％,Ni：1.8％～4％,Cr：3％～8％,Mn：0.15％～0.35％,Si：0.04％～0.09％，C：0.01％～0.03％以及稀土元素：0.01～1％；將Ti(C,N)、Fe、Ni、Cr、Mn、Si、C以及稀土混合均勻，然后在氬氣保護下濕磨，干燥，過篩，得到粉體；

(2)將粉體裝入金屬模具中模壓成型；

(3)燒結：將成型坯體高溫燒結，得到稀土摻雜Ti(C,N)-304不銹鋼金屬陶瓷。

本發明進一步的改進在于，濕磨具體過程為：在混合均勻的粉末放入球磨罐中，加入占混合均勻的粉末質量1％～2％的無水乙醇作為介質，將球磨罐中抽真空后填充氬氣，球料質量比為(5～20)：1，球磨轉速為150r/min～300r/min，球磨時間為4h～20h。

本發明進一步的改進在于，干燥具體過程為：采用旋轉蒸發儀烘干，烘干溫度為55℃～75℃，真空度為0.09MPa。

本發明進一步的改進在于，模壓成型具體為：在100～400MPa壓力下保壓30s～120s。