[發明專利]一種用(Ti;Cr;Nb)(Cx;N1-x)固溶體生產的金屬陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 201910082630.0
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109648077A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 徐德尤;顏招強
• 申請（專利權）人: 自貢兆強密封制品實業有限公司;四川麥格新材料科技有限公司
• 主分類號: B22F3/02
• 分類號: B22F3/02;B22F3/10;C22C1/05;C22C29/02;C22C29/16;C22C1/10;F16J15/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 苗艷榮

本發明公開了一種用(Ti,Cr,Nb)(C_x,N_1?x)固溶體生產的金屬陶瓷及其制備方法，該金屬陶瓷包含以下質量百分比組分：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(C_x,N_1?x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo₂C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C；其中，0.45<x<0.55。本發明的金屬陶瓷能夠替代WC系列硬質合金，其密度小，抗彎強度大，硬度高，化學穩定性好，制造成本低，是用于制備密封環等密封制品的理想材料。

技術領域

本發明涉及一種金屬陶瓷材料，具體涉及一種用(Ti,Cr,Nb)(C_x,N_1-x)固溶體生產的金屬陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

Ti(C,N)是以TiC和TiN為構成基礎，屬于面心立方點陣NaCl結構。Ti(C,N)基金屬陶瓷是以高品質的Ti(C,N)粉、Co粉、Ni粉和Mo₂C等第二類碳化物為主要原料，采用粉末冶金的方法制備而成的新型硬質材料。與傳統的WC-Co系列密封材料相比，由Ti(C,N)基金屬陶瓷為原料制成的具有相同尺寸的制品，其用量為前者的1/3左右，具有成本優勢。而且Ti(C,N)基金屬陶瓷與WC-Co系硬質合金相比，具有高熔點，高溫紅硬性，高熱穩定性和化學穩定性，還有比WC-Co系硬質合金具有更低的摩擦系數和熱導率。因此，Ti(C,N)基金屬陶瓷更適合作為現代工業的工模材料和機械密封制品，可廣泛用于化工、冶金、電力、海洋工程、石油天然氣和國防裝備等領域，可解決鎢資源枯竭問題，是WC系列硬質合金制品最成功的替代品，具有廣闊的發展前景。

日本、美國和歐盟在Ti(C,N)基硬質材料研發領域處于世界領先地位，日本三菱，住友電工、美國肯納金屬、瑞典山特維克、奧地利普蘭西等公司已經開發出了系列高性能的低氮Ti(C,N)基和高氮Ti(C,N)基硬質材料，其中大部分高氮Ti(C,N)基硬質材料的抗彎強度大于1800～2000MPa、硬度HRA大于90。近幾年，日本、美國和歐盟的Ti(C,N)基硬質材料在硬質材料市場中占有量已經達到40％以上，并成逐年上升的趨勢。

我國的在20世紀60年代末開發了TiC基硬質材料，在“八五”期間開始研制了Ti(C,N)基硬質材料，也取得了一批研究成果，如高碳低氮含量的Ti(C_0.7,N_0.3)系列硬質材料強度已可達1800MPa，但和國外相比還有較大差距，尤其是在高氮含量的Ti(C,N)基硬質材料方面，由于其制備過程中容易發生氮的分解，難于實現致密化燒結。目前國內制備的高氮Ti(C,N)基硬質材料與制品，普遍還存在成本太高(需采用進口粉)、強度低(抗彎強度約為850～1600MPa)、韌性低、制品的耐磨性和耐腐蝕性太差、批量生產的一致性等關鍵問題，嚴重制約了我國Ti(C,N)基硬質材料及制品產業的發展。我國現有Ti(C,N)基硬質材料及制品的性能與巨大的市場需求之間矛盾特別突出，遠不能滿足現代制造業的發展需求，開發出高性能的Ti(C,N)基硬質材料已是迫切需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種用(Ti,Cr,Nb)(C_x,N_1-x)固溶體生產的金屬陶瓷及其制備方法，該金屬陶瓷解決了現有WC-Co、WC-Ni系列硬質合金面臨鎢資源消耗過大的問題，能夠替代WC系列硬質合金，其密度小，抗彎強度大，硬度高，化學穩定性好，制造成本低。

為了達到上述目的，本發明提供了一種用(Ti,Cr,Nb)(C_x,N_1-x)固溶體生產的金屬陶瓷，該金屬陶瓷包含以下質量百分比組分：52.9％～63.8％(Ti,Cr,Nb)(C_x,N_1-x)，6％～10％Co，10％～14％Ni，8％～12％Mo₂C，12％～15％WC，0.1％～0.3％C；其中，0.45<x<0.55。