[发明专利]基于金属氢化物的表面自润滑Ti(C;N)基金属陶瓷制备方法

摘要

本发明公开了一种基于金属氢化物的表面自润滑Ti(C,N)基金属陶瓷制备方法，其特征是先在500～700℃保温1～2h，形成含碳化物形成元素的金属陶瓷坯体；然后将Al2O3包覆TiH2的核/壳结构粉末，外径小于8nm、长度小于30μm且比表面积大于350m2/g的多壁碳纳米管，NaHCO3三种物质按重量百分比3:2:1混合配制出含氢渗碳介质；再将生坯埋入含氢渗碳介质中的并在5~15MPa压力下紧实；最后进行液相烧结，制备出表面自润滑Ti(C,N)基金属陶瓷。本发明克服了现有工艺存在的晶粒长大严重、渗碳时间长、效率低的问题，在烧结过程中实现表面自润滑Ti(C,N)基金属陶瓷制备。

主权项

1.一种基于金属氢化物的表面自润滑Ti(C,N)基金属陶瓷制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：（1）含碳化物形成元素的金属陶瓷坯体制备：称取各种原料粉末配料，按重量百分比Ni占5～20wt%，Co占0～20wt%，Mo占2～10wt%, W占2～10wt%，TiC0.7N0.3为余量；将称取的粉末混合并经过球磨、过滤、干燥、掺成型剂、压制成型得到金属陶瓷生坯；金属陶瓷生坯在真空烧结炉中升温到500～700℃，升温速度为1～5℃/min，真空度为5～15Pa, 并保温1～2h，形成含碳化物形成元素的金属陶瓷坯体；（2）含氢渗碳介质配制：先称取粒度为0.5~1.5μm的TiH2粉末加入到无水乙醇中形成TiH2占35wt%的混合液，然后进行20~40min的超声分散处理，并在80~100℃和真空度为10～20Pa条件下真空干燥1h；再以去离子水和无水乙醇混合液为溶剂配制溶液，按浓度为0.1～0.8mol/L加入AlCl3，按AlCl3浓度的9倍加入经过超声分散的TiH2 粉末，并用CH3COOH调节pH值到3～6, 然后在磁力搅拌器中60～80℃下搅拌8～24h，并在120~150℃下干燥1～3h，得到Al2O3包覆TiH2的核/壳结构粉末；再将Al2O3包覆TiH2的核/壳结构粉末，外径小于8nm、长度小于30μm且比表面积大于350m2/g的多壁碳纳米管，NaHCO3三种物质按重量百分比3:2:1混合，并在行星球磨机中球磨1~2h，制成含氢渗碳介质；（3）生坯在含氢渗碳介质中的装填：先将含氢渗碳介质装入石墨坩埚中，再将脱除成型剂的金属陶瓷生坯埋入；含氢渗碳介质与脱成型剂金属陶瓷生坯的重量比为5:1，并确保脱成型剂金属陶瓷生坯周围的含氢渗碳介质厚度大于5mm；然后在5~15MPa压力下紧实含氢渗碳介质，使其体积缩小到松装状态的40~60%；用带螺纹的盖子密封石墨坩埚，防止渗碳介质逸出；（4）表面自润滑Ti(C,N)基金属陶瓷制备：在真空烧结炉中1350～1500℃保温1～3h，碳元素由含氢渗碳介质向金属陶瓷表面扩散，形成400~750μm厚的表面自润滑层，最终实现表面自润滑Ti(C,N)基金属陶瓷制备。