[发明专利]一种碳氮化钛金属陶瓷密封件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封件，尤其是一种碳氮化钛金属陶瓷密封件及其制备方法。 

背景技术

通常硬质合金是以碳化钨为原料生产的产品，用于各种泵类或者釜类密封件和轴套、随着适用范围的不断扩大，其不足之处也日渐表露出来，其抗高温、耐腐蚀性能较差等，限制了它在某些工况条件下的实用。此外，钨资源日益减少，生产成本日渐提高。据专家估计，未来10年类我国现有钨矿资源将面临枯竭的危险，因此开放新的替代材料刻不容缓。我国钛资源储量丰富，且氮化钛的加入，将大大减小碳氮化钛密封件与对磨件之间的摩擦系数，从而延长使用寿命。因此生产碳氮化钛金属陶瓷密封件产品将是解决上述问题的关键。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种密封件及其制备方法，不仅采用钨的替代材料进行制备，同时具有优良的抗高温性能和良好的耐磨性与耐腐蚀性。 

为解决上述技术问题，本发明涉及一种碳氮化钛金属陶瓷密封件。所述碳氮化钛金属陶瓷密封件由碳化钛、氮化钛、镍、碳化钨、钼和炭黑组成，所述碳氮化钛金属陶瓷密封件将其组分按照下述重量百分比进行配制：碳化钛粉58.2%～89.7%、氮化钛粉1%～20%、镍粉6%～12%、碳化钨粉1%～5%、钼粉2%～6%、炭黑0.3%～0.8%。 

由于不同设备中对密封件的性能要求具有差异，故可以通过改变所述碳氮化钛金属陶瓷密封件中组分的配置比例，以获得具有不同产品性能的碳氮化钛金属陶瓷密封件。其中，所述碳氮化钛金属陶瓷密封件可以将其组分按照下述重量百分比进行配制：碳化钛粉71.5%、氮化钛粉11%、镍粉9%、碳化钨粉3%、钼粉4%、炭黑0.5%。采用此配制比例可获得各项性能较为均衡的碳氮化钛金属陶瓷密封件。 

同时，本发明中的碳氮化钛金属陶瓷密封件可以将其组分按照下述重量百分比进行配制：碳化钛粉89.7%、氮化钛粉1%、镍粉6%、碳化钨粉1%、钼粉2%、炭黑0.3%。采用此配制比例可以获得硬度较大的碳氮化钛金属陶瓷密封件。 

此外，本发明中的碳氮化钛金属陶瓷密封件可以将其组分按照下述重量百分比进行配制：碳化钛粉58.2%、氮化钛粉20%、镍粉12%、碳化钨粉5%、钼粉6%、炭黑0.8%。采用此配制比例可以获得抗弯强度较高的碳氮化钛金属陶瓷密封件。 

本发明还涉及一种碳氮化钛金属陶瓷密封件的制备方法，所述碳氮化钛金属陶瓷密封件的制备方法包括下述工艺步骤： 

1)  将碳化钛、氮化钛、镍、碳化钨、钼和炭黑按照重量比例混合均匀；

2)  将上述已混合均匀混合物放入球磨机中湿磨，其球料比为1:3，固液重量比为1:1，常温球磨48小时；

3)  将湿磨好的湿料用真空干燥机回收酒精后，再用蒸汽干燥箱将粉料烘干；

4)  将已干燥过的粉料加入代号为HB-C的合金专用成型剂，烘干后过40～100目筛；

5)  将上述过筛粒状料加入钢模中，加压40～110MPa/cm²压制成型；

6)  将上述加压成型后的素坯放入真空炉内烧结，温度控制在1350℃～1480摄氏度，保温1～4小时；

7) 将烧结的产品进行表面研磨加工，检验合格后入库。

相比于现有技术，本发明具有如下优点： 

1)  利用我国处理丰富的钛资源替代稀缺资源钨作为主要原材料，减少钨的使用量，达到节约成本的目的，并缓解资源紧缺问题；

2)  本发明中碳氮化钛金属陶瓷密封件具有优良的高温抗氧化性能，同时具有良好的耐磨性与耐腐蚀性；

3)  在碳氮化钛金属陶瓷密封件中加入氮化钛，大大减小了碳氮化钛密封环与对磨环之间的摩擦系数，从而延长其使用寿命；

4)  在碳氮化钛金属陶瓷密封件中加入钼元素，钼可以和炭黑生成碳化钼，其可以增加粘结相镍对硬质相的润湿性，从而提高界面强度。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。 

实施例1 

一种碳氮化钛金属陶瓷密封件。所述碳氮化钛金属陶瓷密封件的密封材料由碳化钛、氮化钛、镍、碳化钨、钼和炭黑组成，所述碳氮化钛金属陶瓷密封件将其组分按照下述重量百分比进行配制：碳化钛粉89.7%、氮化钛粉1%、镍粉6%、碳化钨粉1%、钼粉2%、炭黑0.3%。采用此配制比例可以获得硬度较大的碳氮化钛金属陶瓷密封件。