[發明專利]一種鈦基金屬陶瓷及其制造方法和切削刀具

有效

• 申請號: 202110448799.0
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113182524B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 鐘志強;薛彥;殷磊;譚卓鵬;朱贊亮;邱聯昌
• 申請（專利權）人: 贛州澳克泰工具技術有限公司;崇義章源鎢業股份有限公司
• 主分類號: B22F5/00
• 分類號: B22F5/00;B22F3/14;B22F3/24;C23C14/06;C22C29/02;C22C29/16;C22C1/051;B23B27/14
• 代理公司: 廣州睿金澤專利代理事務所(普通合伙) 44430
• 代理人: 董湘

本發明公開了一種鈦基金屬陶瓷及其制造方法和切削刀具，其中鈦基金屬陶瓷包括硬質相和粘結相；所述硬質相為：以鈦為主的元素周期表第4、5、6族至少一種金屬元素的碳化物、氮化物、或氮碳化物中的至少一種；所述粘結相為鐵族元素；該鈦基金屬陶瓷具有位于外表面的表層區，以及位于該鈦基金屬陶瓷內部的、與所述表層區相接的均質區；所述表層區具有貧氮富粘結相層，所述貧氮富粘結相層的厚度為1?7um，所述貧氮富粘結相層中所述粘結相平均含量為所述均質區中含量的1.0?3.0倍；所述粘結相及非含鈦立方相含量由所述表層區至所述均質區呈梯度分布。本發明的目的在于制備一種由于組織連續變化引起性能緩變的功能復合材料。

技術領域

本發明涉及金屬陶瓷，尤其涉及一種鈦基金屬陶瓷及其制造方法和切削刀具。

背景技術

Ti(C,N)基金屬陶瓷是通過粉末冶金方法用軟質的過渡族金屬(Ni、Co)同TiC、TiN、Ti(C,N)等陶瓷基體相以及二次碳化物(如Mo2C、WC、TaC等)粘結制成的高硬度、高耐磨性復合材料，它廣泛應用于高速精密切削加工領域。

然而，普通金屬陶瓷要取得理想平衡的屈服強度、紅硬性、抗塑性形變、抗磨損等性能較為困難，而且僅能夠提高上述性能中的一個或幾個；不同工作部位往往有著不同的性能要求，若采用現有的耐熱金屬、陶瓷或金屬陶瓷等單一材料難以滿足這種工作條件。因此，目前用于車削鋼材的金屬陶瓷刀具及其制備方法仍有待改進。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于制備一種由于組織連續變化引起性能緩變的功能復合材料。

本專利方案提供一種鈦基金屬陶瓷，包括硬質相和粘結相；所述硬質相為：以鈦為主的元素周期表第4、5、6族至少一種金屬元素的碳化物、氮化物、或氮碳化物中的至少一種；所述粘結相為鐵族元素；該鈦基金屬陶瓷具有位于外表面的表層區，以及位于該鈦基金屬陶瓷內部的、與所述表層區相接的均質區；所述表層區具有貧氮富粘結相層，所述貧氮富粘結相層的厚度為1-7um，所述貧氮富粘結相層中所述粘結相平均含量為所述均質區中含量的1.0-3.0倍；所述粘結相及非含鈦立方相含量由所述表層區至所述均質區呈梯度分布。

進一步地，所述硬質相包括第一硬質相和第二硬質相；所述表層區中的所述第一硬質相含量比例，高于所述均質層中的含量比例，所述表層區中的所述第一硬質相為薄環或無環結構。

進一步地，所述第一硬質相含有TiC、TiN、TiCN中的至少一種。

進一步地，所述表層區的N含量比例低于所述均質區含量比例。

進一步地，所述均質區的Co含量比例為0.1-0.75，所述Co含量比例指的是：Co標稱質量/所有粘結相標稱質量。

一種鈦基金屬陶瓷制造方法，用于制造上述技術方案中任一項的鈦基金屬陶瓷，包括：

S1：制備混合粉料

硬質相粉選自含有Ti、W、Mo、Ta、Nb、V、Cr中的一種以上的碳化物、氮化物或氮碳化物粉末中的至少一種；

粘結相粉選自鐵族元素粉末中的至少一種；

將所述硬質相粉、粘結相粉與成型劑、溶劑混合并球磨，噴霧制粒獲得混合料；

S2：壓制成型

將所述混合料粉末壓制成型，得到壓坯；

S3：燒結處理

首先，將所述壓坯置于真空氣氛下，升溫至所述成型劑脫除溫度，脫出所述成型劑；

然后，對脫出了所述成型劑的所述壓坯進行微壓燒結；

最后，在高壓條件下實施燒結以形成所述鈦基金屬陶瓷。

進一步地，所述步驟S3具體包括：