[發明專利]金屬-陶瓷預制件復合增強耐磨件及其制備方法

有效

• 申請號: 201310071850.6
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103143699A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 錢兵
• 申請（專利權）人: 南通高欣金屬陶瓷復合材料有限公司
• 主分類號: B22D19/08
• 分類號: B22D19/08;B22F1/00;B22F3/16
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及一種金屬-陶瓷預制件復合增強耐磨件的制備方法。

背景技術

隨著科技水平和現代工業的發展對材料的耐磨性要求越來越高，電力、水泥、礦山、冶金、煤炭等行業設備的易損件要受到煤礦、砂石、土壤等各種物料和研磨體的磨損，每年要消耗大量的金屬。在工業生產中的許多領域都存在惡劣的工作環境，要求工作部件同時具備耐磨耐熱或耐磨耐蝕綜合性能，因此具有單一性能的材料已不能滿足工況的需求。多年來，對顆粒增強鋼鐵基復合材料的工藝研究一直是金屬基復合材料研究的重大課題之一，也取得了一些成果。

發明專利（CN?101898238?A）將氧化鋁陶瓷與金屬粉混合物填充于模具中，連同模具一同進爐燒結得預制體，然后再將預制體放入鑄型型腔的端面側，采用與金屬粉材料相同的金屬液澆注，預制體內的金屬粉熔化成液體形成鑄滲通路，在原位形成顆粒增強復合材料。該工藝方法可以將預制體與金屬很好的融合在一起，但陶瓷顆粒比金屬液密度低，容易上浮導致陶瓷顆粒在表層集中，強度不高，另外，預制體致密度不高，預制體容易被熔液沖潰散。發明專利（CN101053898A）介紹了一種制備顆粒增強金屬基表面復合材料的真空實型鑄滲方法，該鑄造方法是將增強顆粒制備成與復合材料所需耐磨表面形狀相適應的預制塊，將其固定在需要合金化的泡沫材料模樣表面，然后按鑄造工藝造型澆注。該鑄造方法中碳化鎢顆粒預制體成型方便，但成本較高，難以推廣應用，此外，泡沫產生的氣體以及復合層中的粘結劑氣化產生的氣體使材料內部出現無法避免的氣孔缺陷。中國發明專利（CN1128297A）公布了一種局部復合材料及其制造方法，其是將陶瓷顆粒、有機粘結劑與普通鋼基、耐熱鋼基或鎳基粉末混勻，壓制成所需形狀的預制塊，置于需強化的鑄件的鑄型局部，澆注金屬即可。這種方法制作的局部復合材料，易產生夾渣缺陷，并且預制塊在較短時間的高溫澆注后，難以結晶，與基材金屬的界面結合效果相對較差。中國發明專利（CN101112718B）公布了一種陶瓷顆粒增強鐵基復合材料的制備方法，其工藝方法是將金屬陶瓷顆粒放置在鑄型內，然后向鑄型內澆注鋼液或鐵液，靜態凝固冷卻，制備得到陶瓷顆粒增強鐵基復合材料，該工藝的缺點是碳化鎢顆粒過于集中在表面，不能均勻彌散在鑄件中，且耐磨層薄，該工藝簡單、對于制備結構較復雜的零件很難實現。

????自熔性合金是指熔點較低、熔融過程中能自行脫氧、造渣，能“潤濕”基材表面而呈現冶金結合的一類合金。合金凝固后，在固溶體中能形成高硬度的彌散強化相，使合金的強度和硬度提高。該材料以其高耐磨損、耐高溫等性能廣泛應用于表面工程熱噴涂技術領域，能夠大大延長修復件的耐磨壽命。雖然自熔性合金的耐磨性好，但涂層厚度有限，涂層范圍一般從0.01至幾毫米。何如將10-60mm自熔性合金材料應用于耐磨件表面來增強鋼鐵基復合材料國內尚未發現報道。

此外，鎳基、鈷基、鐵基自熔性合金的熔點分別為900℃、950℃、1000℃左右，自熔性合金材料具有低熔點、潤濕性好、高耐磨的優點，利用粉末冶金工藝將其與陶瓷的高硬度充分結合起來，可制備出一種新型的具有高耐磨性的金屬/陶瓷復合預制體，將該復合預制體應用于電力、水泥、礦山、冶金、煤炭等行業耐磨設備成為耐磨行業新的研究方向。

發明內容

????本發明的目的在于提供一種耐磨件工作面由高致密度的金屬-陶瓷預制件和母體金屬共同組成，既提高了復合耐磨件的耐磨性，又提高了其抗沖擊性的金屬-陶瓷預制件復合增強耐磨件及其制備方法。

本發明的技術解決方案是：

一種金屬-陶瓷預制件復合增強耐磨件，其特征是：由下列方法制成：

（1）將粒徑為6~50目的陶瓷顆粒或經表面預處理的陶瓷顆粒與自熔性合金粉末用聚乙烯醇混合均勻得混合物，其中，陶瓷顆粒與自熔性合金粉末的體積比為1:19~1:1，聚乙烯醇的加入量是陶瓷質量的1%-6%；

（2）將上述混合物填充于壓機模具型腔內，型腔底部預先放置2~10mm普鋼墊片，墊片上放置一層0.2~0.5mm的石墨紙，采用壓力壓制，成型脫模后，素坯連同墊片一并放入150℃干燥箱中干燥2小時；

（3）將干燥后的素坯連同墊片一并放入真空爐溫度為1000~1300℃、真空度為0.1~1.0Pa下燒結30-90min，冷卻出爐后得金屬-陶瓷復合預制件；

（4）該預制件經噴砂處理后，在預制件表面噴涂一層鎳基自熔性合金粉末；