CN118026687B - 一种ck32复式碳化物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种CK32复式碳化物及其制备方法，通过对TiO2进行预处理，有效提高了其松装密度的同时提升了物料混合均匀性，采用钨粉为原料比采用碳化钨为原料用量降低，可降低生产成本，且本发明可以采用更低温度的真空烧结工艺进行生产，制备得到的CK32复式碳化物为纯相，其费氏粒度≤2.5μm，游离碳Cf含量≤0.08wt%，O含量≤0.10wt%。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，具体为一种CK32复式碳化物及其制备方法。
背景技术
YT硬质合金是由难熔金属硬质碳化物粉末与粘结金属钴组成的一种合金材料，因其具有硬度大，耐磨性好，耐热性佳，抗腐蚀能力强，韧性优异，抗月牙洼磨损能力高等特点而广泛用于制造刀具（如钻头、铣刀、刨刀、切削刃等）、矿山工具（如凿岩工具、钻杆等）、耐磨零件（轴承和密封件）、耐高温零件（如喷气发动机零部件、涡轮叶片等）。YT硬质合金原料CK32复式碳化物的传统制备工艺为WC、TiO2、C混合均匀后在2250℃左右下固溶而成，该工艺主要存在三个缺陷：一是固溶温度高，能耗大，设备损耗大且对设备要求高，二是TiO2密度低、松装密度小，导致混料过程中难以充分混合均匀，且一次性混料较少，不利于提高生产效率，三是以碳化钨为原料生产成本高，不利于降低生产成本。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种CK32复式碳化物及其制备方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种CK32复式碳化物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将TiO2在1000~1100℃下煅烧0.5~1h进行预处理，得到预处理后的TiO2；
S2、以质量百分比计，取41.5~42.5wt%的钨粉、39~39.5wt%的预处理后的TiO2、19.0~19.5wt%的炭黑混合得到混合粉末；
S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结；
S4、将烧结后的物料进行球磨，过筛取筛下物，得到CK32复式碳化物。
作为本发明所述的一种CK32复式碳化物的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，TiO2的纯度为99.99%、费氏粒度为0.6μm。
作为本发明所述的一种CK32复式碳化物的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，钨粉的粒度为1.5~2.0μm。
作为本发明所述的一种CK32复式碳化物的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，混合采用球磨工艺，球磨的球料比为4~6:1，球磨时间为30~90min。
作为本发明所述的一种CK32复式碳化物的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，烧结温度为1850~2000℃，烧结炉烧结时的真空度为20~60Pa。
作为本发明所述的一种CK32复式碳化物的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，球磨的球料比为4~6:1、球磨时间为30~60min。
作为本发明所述的一种CK32复式碳化物的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，过筛采用200目筛网。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种CK32复式碳化物，采用上述的CK32复式碳化物的制备方法制备得到。
作为本发明所述的一种CK32复式碳化物的优选方案，其中：所述CK32复式碳化物为纯相，其费氏粒度≤2.5μm，游离碳Cf含量≤0.08wt%，O含量≤0.10wt%。
本发明的有益效果如下：
本发明提出一种CK32复式碳化物及其制备方法，通过对TiO2进行预处理，有效提高了其松装密度的同时提升了物料混合均匀性，采用钨粉为原料比采用碳化钨为原料用量降低，可降低生产成本，且本发明可以采用更低温度的真空烧结工艺进行生产，制备得到的CK32复式碳化物为纯相，其费氏粒度≤2.5μm，游离碳Cf含量≤0.08wt%，O含量≤0.10wt%。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例4制备的CK32复式碳化物电镜图。
图2为本发明对比例5制备的CK32复式碳化物电镜图。
图3为本发明对比例6制备的CK32复式碳化物电镜图。
图4为采用本发明实施例4制备的CK32复式碳化物制备得到的YT15硬质合金的金相图。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种CK32复式碳化物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将TiO2在1000~1100℃下煅烧0.5~1h进行预处理，得到预处理后的TiO2；
S2、以质量百分比计，取41.5~42.5wt%的钨粉、39~39.5wt%的预处理后的TiO2、19.0~19.5wt%的炭黑混合得到混合粉末；
S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结；
S4、将烧结后的物料进行球磨，过筛取筛下物，得到CK32复式碳化物。
优选的，所述步骤S1中，TiO2的纯度为99.99%、费氏粒度为0.6μm。TiO2煅烧温度过低则达不到预处理效果，松装密度较小，混合均匀性较差。TiO2煅烧温度过高则粉末烧结严重，出现异常粗大颗粒，不利于后续的固溶反应。
优选的，所述步骤S2中，钨粉的粒度为1.5~2.0μm；混合采用球磨工艺，球磨的球料比为4~6:1，球磨时间为30~90min。钨粉粒度太细则在高温下易烧结长大不利于固溶反应的进行，粒度太粗则同样不利于固溶反应的进行。球料比太小及混合时间太短难以将预处理后的TiO2打散，易造成混合不均，球料比太大及混合时间过长则处理量小且易因球与球、球与壁之间的碰撞引入更多的杂质。
优选的，所述步骤S3中，烧结温度为1850~2000℃，烧结炉烧结时的真空度为20~60Pa。真空烧结可有效降低烧结温度，促进固溶反应。
优选的，所述步骤S4中，球磨的球料比为4~6:1、球磨时间为30~60min。
优选的，所述步骤S4中，过筛采用200目筛网。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种CK32复式碳化物，采用上述的CK32复式碳化物的制备方法制备得到，所述CK32复式碳化物为纯相（WC完全固溶在TiC中，XRD图谱仅为TiC相，称为纯相），其费氏粒度≤2.5μm，游离碳Cf含量≤0.08wt%，O含量≤0.10wt%。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种CK32复式碳化物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将TiO2的纯度为99.99%、费氏粒度为0.6μm的TiO2在1000℃下煅烧1h进行预处理，得到预处理后的TiO2；
S2、以质量百分比计，取41.5wt%的钨粉、39.3wt%的预处理后的TiO2、19.2wt%的炭黑混合得到混合粉末；钨粉的粒度为1.5μm；混合采用球磨工艺，球磨的球料比为4:1，球磨时间为90min；
S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结；烧结温度为1850℃，烧结炉烧结时的真空度为20Pa；
S4、将烧结后的物料进行球磨，球磨的球料比为4:1、球磨时间为60min；过200目筛取筛下物，得到CK32复式碳化物。
本实施例制备得到的CK32复式碳化物XRD图谱为纯相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.0μm，游离碳Cf含量为0.08wt%，O含量为0.10wt%。
实施例2
一种CK32复式碳化物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将TiO2的纯度为99.99%、费氏粒度为0.6μm的TiO2在1100℃下煅烧0.5h进行预处理，得到预处理后的TiO2；
S2、以质量百分比计，取42wt%的钨粉、39wt%的预处理后的TiO2、19wt%的炭黑混合得到混合粉末；钨粉的粒度为2.0μm；混合采用球磨工艺，球磨的球料比为4:1，球磨时间为90min；
S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结；烧结温度为2000℃，烧结炉烧结时的真空度为60Pa；
S4、将烧结后的物料进行球磨，球磨的球料比为6:1、球磨时间为300min；过200目筛取筛下物，得到CK32复式碳化物。
本实施例制备得到的CK32复式碳化物为纯相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.4μm，游离碳Cf含量为0.04wt%，O含量为0.05wt%。
实施例3
一种CK32复式碳化物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将TiO2的纯度为99.99%、费氏粒度为0.6μm的TiO2在1000℃下煅烧0.5h进行预处理，得到预处理后的TiO2；
S2、以质量百分比计，取41.8wt%的钨粉、39wt%的预处理后的TiO2、19.2wt%的炭黑混合得到混合粉末；钨粉的粒度为1.8μm；混合采用球磨工艺，球磨的球料比为6:1，球磨时间为30min；
S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结；烧结温度为1950℃，烧结炉烧结时的真空度为40Pa；
S4、将烧结后的物料进行球磨，球磨的球料比为6:1、球磨时间为45min；过200目筛取筛下物，得到CK32复式碳化物。
本实施例制备得到的CK32复式碳化物为纯相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.2μm，游离碳Cf含量为0.04wt%，O含量为0.07wt%。
实施例4
一种CK32复式碳化物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将TiO2的纯度为99.99%、费氏粒度为0.6μm的TiO2在1100℃下煅烧0.5h进行预处理，得到预处理后的TiO2；
S2、以质量百分比计，取41.5wt%的钨粉、39.3wt%的预处理后的TiO2、19.2wt%的炭黑混合得到混合粉末；钨粉的粒度为1.8μm；混合采用球磨工艺，球磨的球料比为6:1，球磨时间为60min。
S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结；烧结温度为1950℃，烧结炉烧结时的真空度为20Pa。
S4、将烧结后的物料进行球磨，球磨的球料比为6:1、球磨时间为30min；过200目筛取筛下物，得到CK32复式碳化物。
本实施例制备得到的CK32复式碳化物（其电镜图如图1所示），其相为纯相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.3μm，游离碳Cf含量为0.03wt%，O含量为0.045wt%。
以本实施例制备得到的CK32复式碳化物以及2.0μm的WC为原料，配入钴粉、成型剂、酒精等成分，经湿磨、干燥、压制、烧结后制成YT15硬质合金（其金相图如图4所示），以本实施例制备得到的CK32复式碳化物为原料制备的YT15硬质合金中碳化钨晶粒发育较好，呈规则形状，具有较好的断裂韧性。其磁力为10.0KA/m、钴磁为6.9%，硬度92.5HRA、断裂韧性10.45kgf/mm3/2。
对比例1
与实施例4的不同之处在于，S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结；烧结温度为1950℃，在常压、氢气条件下烧结。
本对比例制备得到的CK32复式碳化物XRD图谱存在第二相WC相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.3μm，游离碳Cf含量为0.34wt%，O含量为0.15wt%。
对比例2
与实施例4的不同之处在于，不进行步骤S1。
本对比例制备得到的CK32复式碳化物存在第二相WC相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.35μm，游离碳Cf含量为0.15wt%，O含量为0.12wt%。
对比例3
与实施例4的不同之处在于，步骤S3中烧结温度为1800℃。
本对比例制备得到的CK32复式碳化物存在第二相WC相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.1μm，游离碳Cf含量为0.12wt%，O含量为0.18wt%。
对比例4
与实施例4的不同之处在于，步骤S1中煅烧温度为900℃。
本对比例制备得到的CK32复式碳化物存在第二相WC相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.28μm，游离碳Cf含量为0.17wt%，O含量为0.09wt%。
对比例5
与实施例4的不同之处在于，步骤S1中煅烧温度为1200℃。
本对比例制备得到的CK32复式碳化物（其电镜图如图2所示），其相存在第二相WC相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为2.48μm，游离碳Cf含量为0.08wt%，O含量为0.065wt%。
对比例6
与实施例4的不同之处在于，步骤S2中钨粉的粒度为3μm。
本对比例制备得到的CK32复式碳化物（其电镜图如图3所示），其相为纯相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为3.4μm，游离碳Cf含量为0.13wt%，O含量为0.08wt%。
对比例7
与实施例4的不同之处在于，步骤S2中钨粉的粒度为0.8μm。
本对比例制备得到的CK32复式碳化物的相为纯相，所述CK32复式碳化物的费氏粒度为1.6μm，游离碳Cf含量为0.16wt%，O含量为0.085wt%。
由上述实施例和对比例可以看出，本发明通过对TiO2进行预处理，有效提高了其松装密度的同时提升了物料混合均匀性，采用钨粉为原料比采用碳化钨为原料用量降低，可降低生产成本，且本发明可以采用更低温度的真空烧结工艺进行生产，制备得到的CK32复式碳化物为纯相TiC，其费氏粒度≤2.5μm，游离碳Cf含量≤0.08wt%，O含量≤0.10wt%。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种CK32复式碳化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将纯度为99.99%、费氏粒度为0.6μm的TiO2在1000~1100℃下煅烧0.5~1h进行预处理，得到预处理后的TiO2；
S2、以质量百分比计，取41.5~42wt%的钨粉、39~39.5wt%的预处理后的TiO2、19.0~19.5wt%的炭黑混合得到混合粉末；钨粉的粒度为1.5~2.0μm；混合采用球磨工艺，球磨的球料比为4~6:1，球磨时间为30~90min；
S3、将混合粉末压制成型，放置在料盘上送入烧结炉烧结，烧结温度为1850~2000℃，烧结炉烧结时的真空度为20~60Pa；
S4、将烧结后的物料进行球磨，球磨的球料比为4~6:1，球磨时间为30~60min；过筛取筛下物，过筛采用200目筛网，得到CK32复式碳化物，所述CK32复式碳化物为纯相，其费氏粒度≤2.5μm，游离碳Cf含量≤0.08wt%，O含量≤0.10wt%。
2.一种CK32复式碳化物，其特征在于，采用权利要求1所述的CK32复式碳化物的制备方法制备得到。
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Non-Patent Citations (1)
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