[发明专利]Ti（C,N）基金属陶瓷材料的烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属陶瓷材料的生产方法，尤其涉及一种Ti（C,N）基金属陶瓷材料的烧结方法。

背景技术

Ti（C,N）基金属陶瓷材料即氮碳化钛基金属陶瓷材料，也称为Ti(C_X,N_Y)基金属陶瓷材料（其中X＋Y＝1），具有良好的使用性能，与WC基硬质合金相比，在机械加工中显示出较高的红硬性、相近的强度、较低的腐蚀性、导热性和摩擦系数，具有较高的寿命或在寿命相同的情况下可采用较高的切削速度，被加工件有较好的表面光洁度。因此，Ti（C,N）基金属陶瓷在很多加工场合下可成功地取代WC基硬质合金，填补了WC基硬质合金和陶瓷之间的空缺。

目前中国国内生产的Ti（C,N）基金属陶瓷材料的韧性和耐磨性不足，质量稳定性差；其中，韧性不高的主要原因是材料内部孔隙较多，致密度不高；耐磨性不好的原因是材料中N（氮）的损失导致TiN（氮化钛）含量减少。这两种影响材料性能的因素都发生在Ti（C,N）基金属陶瓷材料的烧结生产过程中。

中国国内Ti（C,N）基金属陶瓷材料的烧结是液相烧结，通常采用真空-加压烧结技术：烧结温度（1450℃～1480℃），保温时间80～90分钟，其工艺为：

（1）在材料出现液相（温度为1350℃～1380℃，金属陶瓷成分不同，出现液相的温度不同）时，保温20分钟，然后通入低压氩气，压强为1200KPa进行分压真空烧结，目的是避免钴的挥发；

（2）以1～2℃／分钟的升温速度升到烧结温度；

（3）在烧结温度下保温20分钟，将高压氩气向真空炉内充入到一定压力，一般为3～5MPa，充氩时间20～30分，保温保压40～50分钟。

随着温度升高，Ti（C,N）的稳定性会越来越差，分解为Ti（C_X1,N_Y1）（Y1减小）和N₂（氮气），在材料出现液相（温度为1350℃～1380℃）后其分解的N₂将留在材料内部产生孔隙，烧结过程都在分解，直至达到分解反应平衡，虽然有后续加压处理，可减小孔隙，但由于压力烧结时间不够，效果不好，从而导致材料内部孔隙度较大，致密度不高，材料韧性不高，而且烧结过程中N（氮）的损失较多，导致TiN含量减少幅度大，降低了材料的耐磨性。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种韧性高、耐磨性好的Ti（C,N）基金属陶瓷材料的烧结方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种Ti（C,N）基金属陶瓷材料的烧结方法，包括以下步骤：

（1）在材料出现液相时，温度为1350℃～1380℃，真空状态下保温20分钟；

（2）真空保温20分钟后，温度不变，开始向真空炉内充入高压氩气直到其压力为3～5MPa，充氩时间为20～30分钟；

（3）加压完成后，以1～2℃／分钟的升温速度升到烧结温度1450℃～1480℃；

（4）在烧结温度保温保压90分钟，完成烧结。

作为优选，所述步骤（2）中，向真空炉内充入高压氩气直到其压力为4MPa，充氩时间为25分钟。

本发明的有益效果在于：

1、液相温度开始加压，增加炉内压力，使Ti（C,N）反应平衡向反应的逆方向移动，减少N₂产生，减少Ti（C,N）基金属陶瓷材料中N（氮）的损失，TiN含量减少幅度小，提高了材料的耐磨性；

2、液相温度加压，压力通过液态钴传递到已产生N₂而形成的气孔，使气孔被压小，孔隙度减小；减少N₂的产生，又减少孔隙产生；从液相温度开始加压到烧结结束，保压时间长，降低了材料内部孔隙度，提高了材料的致密度和韧性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

一种Ti（C,N）基金属陶瓷材料的烧结方法，包括以下步骤：

（1）在材料出现液相时，温度为1350℃～1380℃，具体液相温度根据实际金属陶瓷成分不同而有所差异，真空状态下保温20分钟，目的是使材料收缩完成，同时液体封闭填满毛细孔，以免氩气加压进入材料内部，该过程为真空状态。