專利名稱：用于制備超細(xì)晶硬質(zhì)合金的金屬碳化物微細(xì)粉末及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬碳化物微細(xì)粉末及其制備工藝。
背景技術(shù)：
眾所周知，超細(xì)晶硬質(zhì)合金的制備與產(chǎn)業(yè)化，是目前世界硬質(zhì)合金行業(yè)發(fā)展的前沿課題，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家致力于研究和發(fā)展的重要課題。超細(xì)或納米晶硬質(zhì)合金，是用超細(xì)的W、C等粉末作原料，添加適當(dāng)粘結(jié)劑，晶粒長(zhǎng)大抑制劑(碳化鉻、碳化釩、 鎢-鈦-鉭-鈮碳化物固溶體等金屬碳化物)，生產(chǎn)出具有高硬度、高耐磨性和高韌性的硬質(zhì)合金材料。其性能比常規(guī)硬質(zhì)合金有大幅提高。在難加工金屬材料刀具、電子行業(yè)的微鉆、精密模具、醫(yī)學(xué)、航空、航天、軍工等領(lǐng)域的用途越來(lái)越廣泛。要制備超細(xì)或納米晶硬質(zhì)合金，需要首先獲得好的金屬碳化物微細(xì)粉末。如圖2、3所示，傳統(tǒng)的金屬碳化物微細(xì)粉末制備工藝包括如下步驟將原料與碳黑按比例混料后裝入裝舟，進(jìn)入碳管爐在1800-200(TC下碳化45-60分鐘，然后出舟，進(jìn)行破碎后分析其狀況，通常需要進(jìn)行調(diào)整，即調(diào)整化合碳與游離碳的比例后進(jìn)行第二次碳化。 經(jīng)過(guò)兩次碳化后完成制備工藝。在金屬的碳化時(shí)，碳與金屬氧化物反應(yīng)，首先碳與金屬氧化物接觸的界面發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳及相應(yīng)的碳化物，碳化物開(kāi)始成核并逐漸長(zhǎng)大，接著碳與氧化物通過(guò)擴(kuò)散作用穿過(guò)碳化物繼續(xù)反應(yīng)，由于碳化物的阻礙擴(kuò)散速度將會(huì)越來(lái)越慢，所以反應(yīng)速度也會(huì)越來(lái)越慢，甚至到反應(yīng)后期，由于反應(yīng)物無(wú)法擴(kuò)散，反應(yīng)也將無(wú)法進(jìn)行下去，所以就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化低，產(chǎn)物不純，要使反應(yīng)能夠順利進(jìn)行，必須要在較高的溫度下制備碳化物，因此進(jìn)步提高溫度更將加大生產(chǎn)能耗，并且隨著溫度的升高和時(shí)間延長(zhǎng)，碳化物晶粒就會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)大現(xiàn)象。在反應(yīng)初期成核后，碳化物晶粒便會(huì)逐漸長(zhǎng)大，溫度越高，晶粒長(zhǎng)大速度越快，最終導(dǎo)致產(chǎn)物中的碳化物晶粒粗大。而傳統(tǒng)的金屬碳化物生產(chǎn)制備過(guò)程中并沒(méi)有催化劑的加入， 使得碳化反應(yīng)不充分，造成原料的浪費(fèi)，且對(duì)溫度要求條件高，產(chǎn)品粒度得不到保障，它還需進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的濕式球磨，以降低粒度，不僅成本高，效率低，而且增加了鐵、氧等雜質(zhì)，這樣嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與效果。本發(fā)明提供的金屬碳化物微細(xì)粉末，為進(jìn)一步制備超硬合金提供了優(yōu)質(zhì)的原料， 并且，其本身的制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述不足之處而提供一種金屬碳化物微細(xì)粉末及其制備工藝。本發(fā)明提供的一種金屬碳化物微細(xì)粉末，由如下組成的原料制備的微細(xì)粉末原料15-45%、碳黑M-84%、醛類物質(zhì)0. 5-1. 5% ；所說(shuō)的微細(xì)粉末原料是WC、TaC、NbC、Ti02。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，碳化溫度為1500°C —1600°C。
本發(fā)明中，在制備過(guò)程中加入醛類物質(zhì)作為碳化促進(jìn)劑，能夠大大提高反應(yīng)速度及轉(zhuǎn)化率，可在較低的溫度下制備碳化物，并且生成的碳化物的顆粒較細(xì)。碳化促進(jìn)劑能加快反應(yīng)速率是由于碳化促進(jìn)劑優(yōu)先參與反應(yīng)，改變了反應(yīng)途徑，降低了反應(yīng)的活化能，其反應(yīng)生成物(碳化物)處于一種疏松多孔的狀態(tài)，有利于擴(kuò)散過(guò)程的進(jìn)一步進(jìn)行，從而提高了反應(yīng)速度及轉(zhuǎn)化率，與傳統(tǒng)的一般方法相比，碳化反應(yīng)溫度平均降低了 300°C，縮短了反應(yīng)時(shí)間，減少了生產(chǎn)能耗，使碳化反應(yīng)充分完全，產(chǎn)品粒度細(xì)，保證產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)，并將原料損耗縮減到最低，真正達(dá)到物盡其用。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，通過(guò)調(diào)整原料中各成分的配比關(guān)系，使得利用碳管中碳化合成反應(yīng)所產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w代替氫氣對(duì)反應(yīng)進(jìn)行氣氛保護(hù)，減少了雜質(zhì)混入。本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)調(diào)整碳黑量，使金屬的碳化反應(yīng)和碳化物的固溶反應(yīng)合并為一次完成，得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。
圖1為本發(fā)明固溶體生產(chǎn)工藝流程圖；圖2為傳統(tǒng)固溶體工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1按下列重量混合原料鎢含量55. 3公斤二氧化鈦32. 1公斤氧化鉭11. 4 公斤氧化鈮8. 9公斤炭黑22. 7公斤碳化促進(jìn)劑(醛類物質(zhì))0. 5公斤在1500-1600°C條件下碳化處理，并按照?qǐng)D1所示的流程制備，得到微細(xì)粉末，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下表1。表1
牌號(hào)(W-Ti-Ta-Nb)C碳化物^ 99. 00%氧sS 0. 5%平均粒度^ 1. 5 μ m
權(quán)利要求
1.一種金屬碳化物微細(xì)粉末，其特征是由如下組成的原料制備的微細(xì)粉末原料 15-45%、碳黑M-84%、醛類物質(zhì)0. 5-1. 5% ；所說(shuō)的微細(xì)粉末原料是WC、TaC、NbC、Ti02。
2.—種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的金屬碳化物微細(xì)粉末的制備工藝，其特征是碳化溫度為 1500 0C —1600 "C。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及金屬碳化物微細(xì)粉末及其制備工藝。本發(fā)明提供的一種金屬碳化物微細(xì)粉末，由如下組成的原料制備的微細(xì)粉末原料15-45％、碳黑54-84％、醛類物質(zhì)0.5-1.5％，所說(shuō)的微細(xì)粉末原料是WC、TaC、NbC、TiO2。本發(fā)明提供的金屬碳化物微細(xì)粉末，為進(jìn)一步制備超硬合金提供了優(yōu)質(zhì)的原料，并且，其本身的制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高。
文檔編號(hào)C01B31/36GK102173418SQ20101061829
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者郭偉 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙偉徽高科技新材料股份有限公司