多项粉体技术专利加持,打造特级亚微米碳氮化钛粉体

发布时间 | 2023-03-01 16:18 分类 | 行业要闻 点击量 | 613
导读:WC-Co合金是使用最广泛的一类高速加工刀具材料,WC基碳化钨有数百种,成分各不相同,大部分使用钴(Co)作为结合剂,镍(Ni)和铬(Cr)也是常用的结合剂材料。WC-Co合金刀具虽好,但钨资源在世界多数...

WC-Co合金是使用最广泛的一类高速加工刀具材料,WC基碳化钨有数百种,成分各不相同,大部分使用钴(Co)作为结合剂,镍(Ni)和铬(Cr)也是常用的结合剂材料。WC-Co合金刀具虽好,但钨资源在世界多数国家是比较匮乏的,研发不含钨或少含钨的刀具材料具有世界性的战略意义。Ti(C,N)基金属陶瓷诞是在TiC-Ni基金属陶瓷的基础上发展而来的,TiC-Ni基金属陶瓷问世于1929年,最初目的是作为WC-Co合金切削刀具的代用材料。

经过了多年的发展Ti(C,N)基金属陶瓷性能已经很好地提升。相比于传统的硬质合金,TiCN基金属陶瓷虽然强度、韧性不足,但化学稳定好、与钢铁等金属的亲和力小、摩擦系数小、抗粘结和抗扩散能力强、切削时不易粘刀及产生积肩瘤、加工表面质量好;红硬性高(意味着它们在高温下保持更高的耐磨性);抗月牙洼磨损能力强(主要好处之一是能够实现无需抛光或研磨的精加工)、耐腐蚀性高以及接近陶瓷材料的硬度和耐磨性等优势,并且抗弯强度和断裂韧性比陶瓷刀具高。

无涂层金属陶瓷刀具

无涂层金属陶瓷刀具(来源:sumitool)

Ti(C,N)基金属陶瓷目前已经形成了诸多不同的体系,国外商品Ti(C,N)基金属陶瓷绝大多数都是复杂成份合金,而尤以同时添加WC、TaC合金的综合性能较好,国外主要厂家Ti(C,N)基金属陶瓷的成份多以Ti(C,N) + Mo2C + TaC + WC + Co + Ni为主。

▼部分Ti(C,N)基金属陶瓷材料体系

硬质相

金属相

Ti(C,N)

Ni-Mo

(Ti,Mo)(C,N)

Ni-Mo

(Ti,Mo,W)(C,N)

Ni-Mo-Al

(Ti,W,Ta,Nb,V)(C,N)

Ni-Cr

(Ti,Mo,W,Ta,Nb,V…)(C,N)

Ni-Cr

(Ti,Mo,Co)(C,N)

Co

Ti(C,N)-Al₂O₃

Ni-Mo

Ti(C,N)基金属陶瓷刀具作为一种资源经济型切削工具材料已经得到了市场很好的认可,并部分取代了WC-Co合金刀具的市场份额,尤其是在一些钨钴资源缺乏的国家。欧美、日本、韩国等国的企业进入较早,Ti(C,N)基金属陶瓷刀具市场占有率和客户认可度较高,我国碳氮化钛基金属陶瓷的研发起步较晚,产品性能相较国外同类产品也有较大差距。高质量粉体原料是获得高性能产品的先决条件,若要制备出综合性能优良的碳氮化钛基金属陶瓷,关键之一就是要合成出高纯度、细粒度、粒度分布窄、性能稳定、烧结性能良好的碳氮化钛陶瓷粉体。碳氮化钛陶瓷粉体的制备方法有碳热还原法、化学气相沉积法、自蔓延高温合成法、机械合金化、机械诱发自蔓延反应、化学合成法等多种,其中碳热还原法制备的粉体在纯度、粒度和形貌、烧结性能等方面具有较大优势,该方法成本较低,适宜规模化生产。传统碳热还原法制备氮化钛粉体通常采用将原料平铺在料舟上的方式通过开式碳管炉高温区来实现连续碳氮化,生产的粉体容易引入氧杂质,难以获得纯度高、粒度均匀的高质量超细Ti(C,N)粉体。


▲1996发布的一个关于Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的帖子:Cermets(金属陶瓷)的时机到了

工业品的品质差异及竞争力往往体现在工艺过程控制水平上,吉林长玉特陶公司针对碳热还原法进行了配方设计和工艺优化,通过自主研发的原材料预处理激活技术、真空碳热还原热场控制技术、气压控制焙烧技术、超细粉体解聚改性技术等多项专利技术,规模化的合成了颗粒细小,粒径分布窄,易于分散的碳氮化钛粉体,严格的过程控制及质量监控保障了粉体的均匀性及一致性,产品具有稳定的相组成、理想的氮碳比例和低氧、低自由碳等优异性能。此外,粉体中硫含量极低,可以有效避免生成脆性硫化物导致力学性能降低。目前,长玉特陶公司常备超细高纯碳氮化钛陶瓷粉体Ti(C,N)粒度为100-300nm,400-600nm,600-800nm,如需其它粒径可以按您的需求定制,产品化学成分及不纯物含量如下。

名称

化学组成(wt.%)

碳氮化钛TiCN

Ctotal

Cfreemax

O

N

Smax

9.2-9.8

0.2

0.4-1.0

11.2-11.8

0.02

备注:关于氮碳比对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响虽未有综合性的报道,但从大量文献分析可知,N/C比影响Ti(C,N)金属陶瓷中晶粒的大小、材料组织结构的均匀性、粘结相固溶体合金元素的溶解性、试样的孔隙率,微观结构和力学性能。

采用长玉特陶的高纯超细TiCN为主原料或添加剂,无需特别改动现有工艺路线,即可生产出晶粒细小、性能优异的新一代金属陶瓷工具。特别是在微钻、微铣刀等精细刀具上,更具有明显的产品性能优势,为您的产品赋予更高的竞争力,脱颖而出。无图无真相,以下是长玉特陶公司生产的100-300nm、400-600nm产品的扫描电镜照片以及与同行的产品对比。

100-300nm碳氮化钛陶瓷粉体扫描电镜照片

100-300nm碳氮化钛陶瓷粉体扫描电镜照片

备注:球形粉体为软团聚,易分散

400-600nm碳氮化钛陶瓷粉体扫描电镜照片

400-600nm碳氮化钛陶瓷粉体扫描电镜照片

长玉特陶公司碳氮化钛陶瓷粉体与国内外竞品对比



参考资料来源:吉林长玉特陶新材料技术股份有限公司


编辑整理:粉体圈Alpha

作者:粉体圈

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