[发明专利]一种超细金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明属于超细金属陶瓷制备领域，涉及一种超细金属陶瓷的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、按比例取纳米氧化钛、纳米氧化钨、纳米氧化钴、纳米碳黑、纳米氧化铬和纳米氧化钒粉末，经过均匀混合后置于干燥箱中进行干燥。b、称取一定量的步骤a制得的纳米粉末，置于放电等离子烧结设备中进行烧结，最终制得超细Ti(C,N)基金属陶瓷。该金属陶瓷相对于传统方法制备的金属陶瓷硬度（HRA）提高6‑23%，抗弯强度提高45‑84%，断裂韧性提高了30‑65%。本方法具有工艺简单、操作方便、节约能源等特点，制备的金属陶瓷综合性能高，市场应用前景广阔。

技术领域

本发明属于超细金属陶瓷制备领域，具体涉及一种制备超细金属陶瓷的方法。

背景技术

金属陶瓷由于其优质的韧性，耐磨性，广泛应用于金属切削，PCB（印刷线路板）钻孔和地矿采掘等工业领域。超细晶金属陶瓷与普通金属陶瓷相比，其抗弯强度、硬度和耐磨性能均得到了大幅度的提高，可以满足现代制造业的更高要求，已广泛应用于各个领域。超细晶金属陶瓷刀具能够有效克服传统硬质合金中硬度和韧性之间相互矛盾及较大脆性和加工软化等问题，具有较高的硬度，现已应用在一些高端硬质合金制品领域当中，且在难加工材料高速切削领域同样显示出明显优势。

制备超细金属陶瓷，关键是要获得均匀的微观组织结构，Ti(C,N)晶粒尺寸分布是最重要的影响因素。在制备超细金属陶瓷时，采用传统方法制备超细、纳米Ti(C,N)粉末，往往粗化严重，这些粗晶颗粒易导致应力集中，在外力作用下易产生裂纹，严重影响合金的矫顽磁力（Hc）值，降低超细金属陶瓷的力学性能，进而影响了金属陶瓷的应用。

超细Ti(C,N)粉末在烧结过程中的表现与烧结工艺有很大关系。以纳米材料为原料，采用放电等离子烧结技术合成含硬质相、粘结相及复合晶粒抑制剂的多元Ti(C,N)基纳米复合粉末，可以从根本上实现各组成的均匀分散，从而达到有效降低烧结温度，缩短反应时间，有效抑制WC晶粒的快速长大的目的。这种方法得到的产物颗粒细小，粒度分布均匀，有助于提高金属陶瓷的综合性能。同时，烧结技术在制备超细金属陶瓷的过程中影响非常大，与传统的烧结技术相比，放电等离子烧结技术具有在加压过程中烧结的特点，脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密，是制取高性能材料的一种新的粉末冶金烧结技术。能够有效缩短烧结时间，提高生产效率，节能环保，显著提高合金的致密度，强度和硬度等综合力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细金属陶瓷的制备方法，以便更好满足超细金属陶瓷在刀具行业、金属切削、PCB钻孔等领域的应用。

本发明的超细金属陶瓷的制备方法包括以下几个步骤：

a、按不同质量百分比分别取纳米氧化钛、纳米氧化钨、纳米氧化钴、纳米碳黑、纳米氧化铬和纳米氧化钒粉末，经过均匀混合后置于干燥箱中进行干燥；

b、称取一定量的步骤a制得的纳米复合粉末，置于放电等离子烧结设备中进行烧结，最终制得超细Ti(C,N)基金属陶瓷且该金属陶瓷的晶粒分布均匀、晶粒细小，Ti(C,N)颗粒平均尺寸接近纳米级。

本发明所述的制备超细金属陶瓷的方法中， 所述超细Ti(C,N)基金属陶瓷中不同原料的质量百分比分别为纳米氧化钛为38-52%，纳米炭黑为20-27%，纳米氧化钨为26-32%，纳米氧化钴为8-15%，纳米氧化钒为0.2-1%，纳米氧化铬为0.2-1%。

本发明所述的制备超细金属陶瓷的方法中，超细Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结工艺在N₂气氛下进行，烧结温度为1350-1500℃，保温时间为5-20分钟。

本发明所述的制备超细金属陶瓷的方法中，混合是在高能球磨机、滚动球磨机或研磨机中任意一种设备中进行。

本发明所述的制备超细金属陶瓷的方法中，球磨后干燥温度为65-90℃，干燥时间为12-24h。