一种陶瓷复合金属材料制备方法技术

一种陶瓷复合金属材料制备方法，包括以下步骤：制备陶瓷颗粒；配制复合粘结剂，所述复合粘结剂包括石蜡；将所述陶瓷颗粒制备成陶瓷骨架坯体；将所述陶瓷骨架坯体进行热处理得到陶瓷骨架预制体，所述陶瓷骨架预制体具有耐水性能；将所述陶瓷骨架预制体浇注熔融金属液，浇注后冷却，即得；实现金属相与陶瓷相结合牢固，且在制备过程中陶瓷骨架坯体成型后的后续制备过程中陶瓷颗粒不发生位移。备过程中陶瓷颗粒不发生位移。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷复合金属材料制备方法


[0001]本专利技术涉及一种复合材料制备的
，尤其是涉及一种陶瓷复合金属材料制备方法领域。

技术介绍

[0002]金属材料具有高的强度与韧性，在工业生产各个领域广泛应用；但在高强度高磨损工业生产过程中由于金属材料硬度局限性，导致部分金属部件容易出现磨损，使用寿命降低；金属部件由于硬度与韧性问题，损耗速率快、寿命低。
[0003]为了解决该问题，人们开始研究各种高耐磨复合材料；现在主要的高耐磨复合材料为陶瓷复合金属材料，但是在陶瓷复合金属制备过程中容易出现陶瓷相与金属相结合不牢固的问题，且存在制备的陶瓷复合金属材料中陶瓷相结构设计与预设计的结构不同的问题，即存在陶瓷复合金属材料中陶瓷相与金属相分布位置与预设计的位置不同的问题，从而导致陶瓷复合金属材料的性能明显降低；如何实现陶瓷复合金属材料中陶瓷相与金属相结合牢固，且陶瓷相结构设计与预设计的结构基本相同，陶瓷复合金属材料中陶瓷相与金属相分布位置与预设计的位置相同，成为本领域的技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于，如何实现陶瓷复合金属材料中陶瓷相与金属相结合牢固，且陶瓷相与金属相分布位置与预设计的位置基本相同；本专利技术提供了一种陶瓷复合金属材料制备方法，通过包括以下步骤：制备陶瓷颗粒；配制复合粘结剂，所述复合粘结剂包括石蜡；将所述陶瓷颗粒制备成陶瓷骨架坯体，将所述陶瓷骨架坯体进行热处理得到陶瓷骨架预制体；从而实现金属相与陶瓷相结合牢固，且在制备过程中陶瓷骨架坯体成型后，陶瓷骨架坯体中陶瓷颗粒在后续制备过程不发生位移。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术提供了一种陶瓷复合金属材料制备方法，包括以下步骤：制备陶瓷颗粒；配制复合粘结剂，所述复合粘结剂包括石蜡；
[0006]将所述陶瓷颗粒制备成陶瓷骨架坯体；将所述陶瓷骨架坯体进行热处理得到陶瓷骨架预制体，所述陶瓷骨架预制体具有耐水性能；将所述陶瓷骨架预制体浇注熔融金属液，浇注后冷却，即得；所述陶瓷骨架预制体具有多孔道。
[0007]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果在于,通过将所述陶瓷颗粒制备成陶瓷骨架坯体，实现陶瓷骨架具有预设要求的空间，此空间用于填充熔融金属液，实现高致密度陶瓷复合金属材料的制备，且由于金属材料填充到陶瓷材料内，从而有利于提高结合强度；
[0008]所述复合粘结剂包括石蜡，即能通过热处理得到陶瓷骨架预制体，同时有利于实现所述陶瓷骨架预制体浇注熔融金属液时，陶瓷骨架中陶瓷颗粒间浸入熔融金属液，实现陶瓷骨架中陶瓷颗粒之间结合金属相，从而有利于提高陶瓷复合金属材料中陶瓷相与金属相之间的结合强度；且由于部分石蜡包覆在陶瓷颗粒和/或陶瓷骨架预制体表面避免了陶
瓷骨架预制体在放置过程中由于吸水出现陶瓷骨架预制体出现变形问题，从而有利于避免陶瓷复合金属材料内部的金属相与陶瓷相分布位置与预设计的位不同，进而实现了陶瓷骨架预制体材料在贮存过程和/或制备过程中结构和预设结构保持一致性。
[0009]进一步的，所述制备陶瓷颗粒的具体过程为，将所述陶瓷粉分散到溶剂中得到陶瓷料浆；将所述陶瓷料浆进行造粒、干燥得到初级陶瓷颗粒，优选所述陶瓷料浆进行造粒、干燥、筛分、颗粒级配得到初级陶瓷颗粒；将所述初级陶瓷颗粒经过压制成型得到陶瓷坯体，所述陶瓷坯体进行烧结得到陶瓷基体；所述陶瓷基体进行粉碎、筛分后得到陶瓷颗粒；所述陶瓷粉包括氧化铝粉、氧化锆复合氧化钇粉、氧化钛粉、氧化硅粉、氧化铁粉、碳化硅粉、氧化钙粉；所述氧化铝粉、氧化锆复合氧化钇粉、氧化钛粉、氧化硅粉、氧化铁粉、碳化硅粉、氧化钙粉的质量比为(68
‑
72)：(23
‑
27)：(0.15
‑
0.25)：(0.25
‑
0.35)：(0.05
‑
0.15)：(0.45
‑
0.55)：(0.65
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0.75)；
[0010]所述溶剂为无水乙醇，所述陶瓷料浆中陶瓷粉与溶剂的体积比为(0.98
‑
1.02)：(1.98
‑
2.02)。
[0011]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过将初级陶瓷颗粒压制成型得到陶瓷坯体然后烧结、粉碎、筛分后得到的陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒中初级陶瓷颗粒之间致密度高，从而实现所述陶瓷颗粒硬度高、耐磨性好；
[0012]通过陶瓷粉经过造粒得到所述初级陶瓷颗粒，实现初级陶瓷颗粒中存在一定孔隙率，既实现陶瓷颗粒硬度高同时有利于少量熔融金属液浸渍到陶瓷颗粒内，进一步提高陶瓷复合金属材料内陶瓷相与金属相结合强度，且避免了陶瓷复合金属材料内陶瓷相的硬度降低；
[0013]通过所述陶瓷粉包括氧化铝粉、氧化锆复合氧化钇粉、氧化钛粉、氧化硅粉、氧化铁粉、碳化硅粉、氧化钙粉；
[0014]所述碳化硅组分在高温下可以和铁基金属发生化学反应，提高陶瓷和金属润湿性；碳化硅还可以继续提高ZTA陶瓷的力学性能，改善陶瓷的抗热震性；
[0015]所述氧化锆复合氧化钇粉作为主要增韧相起到提高氧化铝基体断裂韧性；
[0016]所述氧化硅粉、氧化钛粉作为烧结助剂复配使用，提高烧结后陶瓷的致密性；
[0017]氧化钙作为稳定剂，防止氧化锆增韧相变时开裂。
[0018]进一步的，所述配制复合粘结剂的具体过程为，将所述石蜡分散到水玻璃溶液中，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到所述复合粘结剂；所述水玻璃溶液中水玻璃的质量分数为30％
‑
35％；所述水玻璃与石蜡的质量比为(55
‑
65)：(35
‑
45)；所述硅烷偶联剂与石蜡的质量比为(0.2
‑
0.5)：(35
‑
45)。
[0019]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过所述配制复合粘结剂的具体过程为石蜡分散到水玻璃溶液中，实现所述复合粘结剂与陶瓷颗粒混合后制备的陶瓷骨架坯体中，陶瓷颗粒以及石蜡颗粒之间通过水玻璃粘结得到具有一定强度的陶瓷骨架坯体；
[0020]同时所述水玻璃固化后存在于陶瓷骨架预制体内的陶瓷颗粒与陶瓷颗粒之间，当进行浇铸时，在高温下水玻璃进一步脱水、脱二氧化碳形成二氧化硅强度增加且体积进一步缩小，进而实现了在石蜡在高温下挥发后而熔融金属未冷却成为固态时陶瓷颗粒之间不发生位移，且不明显降低陶瓷相之间金属相的体积；从而进一步有利于实现陶瓷复合金属材料中陶瓷相与金属相的分布位置与预设计的位置基本相同；
[0021]通过复合粘结剂中包括硅烷偶联剂，有利于在将所述陶瓷骨架坯体进行热处理得到陶瓷骨架预制体过程中，石蜡熔化后均匀分布到陶瓷颗粒表面。
[0022]进一步的，其特征在于，所述配制复合粘结剂的具体过程为，加入氟硅酸钠，所述氟硅酸钠与石蜡的质量比(0.55
‑
1.3)：(35
‑
45)；和/或所述水玻璃模数为1.5
‑
2.5。
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷复合金属材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备陶瓷颗粒；配制复合粘结剂，所述复合粘结剂包括石蜡；将所述陶瓷颗粒制备成陶瓷骨架坯体；将所述陶瓷骨架坯体进行热处理得到陶瓷骨架预制体，所述陶瓷骨架预制体具有耐水性能；将所述陶瓷骨架预制体浇注熔融金属液，浇注后冷却，即得。2.根据权利要求1所述的陶瓷复合金属材料制备方法，其特征在于，所述制备陶瓷颗粒的具体过程为，将所述陶瓷粉分散到溶剂中得到陶瓷料浆；将所述陶瓷料浆进行造粒、干燥得到初级陶瓷颗粒；将所述初级陶瓷颗粒经过压制成型得到陶瓷坯体，所述陶瓷坯体进行烧结得到陶瓷基体；所述陶瓷基体进行粉碎、筛分后得到陶瓷颗粒；所述陶瓷粉包括氧化铝粉、氧化锆复合氧化钇粉、氧化钛粉、氧化硅粉、氧化铁粉、碳化硅粉、氧化钙粉；所述氧化铝粉、氧化锆复合氧化钇粉、氧化钛粉、氧化硅粉、氧化铁粉、碳化硅粉、氧化钙粉的质量比为(68
‑
72)：(23
‑
27)：(0.15
‑
0.25)：(0.25
‑
0.35)：(0.05
‑
0.15)：(0.45
‑
0.55)：(0.65
‑
0.75)。3.根据权利要求1所述的陶瓷复合金属材料制备方法，其特征在于，所述配制复合粘结剂的具体过程为，将所述石蜡分散到水玻璃溶液中，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，得到所述复合粘结剂；所述水玻璃溶液中水玻璃的质量分数为30％
‑
35％；所述水玻璃与石蜡的质量比为(55
‑
65)：(35
‑
45)；所述硅烷偶联剂与石蜡的质量比为(0.2
‑
0.5)：(35
‑
45)。4.根据权利要求3所述的陶瓷复合金属材料制备方法，其特征在于，所述配制复合粘结剂的具体过程为，加入氟硅酸钠，所述氟硅酸钠与石蜡的质量比为(0.55
‑
1.3)：(35
‑
45)；和/或所述水玻璃模数为1.5
‑
2.5。5.根据权利要求1、3、4中任意一项所述的陶瓷复合金属材料制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒制备成陶瓷骨架坯体的具体过程为，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伶，屈忠宝，王守兴，毕鲁南，王营营，
申请(专利权)人：山东工业陶瓷研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：