[發(fā)明專利]一種陶瓷金屬基復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610150803.4
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105734325A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊玉發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥晨煦信息科技有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種陶瓷金屬基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

陶瓷材料具有高硬度份、高熔點份、高彈性模量份、低密度份、低熱膨脹系數(shù)份、抗腐蝕和抗氧化等特點，人們形容它是“輕如鋁份、堅如鋼”的材料，但陶瓷材料韌性低份、塑性變形能力差份、不宜加工成形一直是致命的弱點，使其應(yīng)用受到一定限制，與之相反，金屬材料具有高強度份、良好的延展性和加工性能，但其耐高溫份、耐腐蝕份、耐磨損等性能遜于陶瓷材料。金屬陶瓷復(fù)合材料以其高度的耐熱份、耐磨份、抗腐蝕性和特殊的電性能等優(yōu)異性能廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，它的性能主要取決于相界面的結(jié)合強度份、晶粒尺寸大小和陶瓷晶粒間的金屬層厚度，陶瓷晶粒間金屬層越薄，兩者結(jié)合的越緊密則陶瓷/金屬復(fù)合材料的強度越高，但對于金屬陶瓷基來說，要使其具有理想的性能，需要考慮的主要問題是如何把兩個以上的相結(jié)合起來，獲得理想的結(jié)構(gòu)，而相界面的潤濕性份、化學反應(yīng)以及組份的溶解對相界面的結(jié)合都有著重要的影響，因此，熔融金屬與陶瓷相的潤濕性要良好，這是決定金屬陶瓷性能優(yōu)劣的主要條件之一。由于陶瓷和金屬的晶體類型及物理化學特性的差異，兩者的相容性很差，因此，如何改善金屬對陶瓷的潤濕性，從而改善材料燒結(jié)以及機械性能成為當前金屬陶瓷材料制備中的一個重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種陶瓷金屬基復(fù)合材料及其制備方法，包括以下按重量份數(shù)計的原料：陶瓷粉30份、鋁粉20份、銅粉10～15份、鐵粉5～8份、滑石粉20～25份、云母粉15～20份、氧化鎂5～8份、聚乙烯醇30份、二氧化硅12份、催化劑3份、甘油10～15份、穩(wěn)定劑5～8份及偶聯(lián)劑4～8份，其制備方法為：

a）將各組份的陶瓷粉、鋁粉、銅粉、鐵粉、滑石粉、云母粉、氧化鎂、二氧化硅用偶聯(lián)劑進行表面改性處理，時間為20～30min；

b）再將步驟a）的填料置于混合攪拌機中攪拌均勻，在60℃～80℃的溫度下加入聚乙烯醇、催化劑以及甘油繼續(xù)攪拌30min～40min；

c）將步驟b）置于模具中壓制成型，壓力為550MPa～600MPa,時間為1h；

d）將胚料放入燒結(jié)爐中預(yù)熱3min，在升溫至220℃～400℃下燒結(jié)4～6h，最后空冷成型。

進一步地，所述在混合攪拌中加入1%～3%的二氧化鈦、1%～3%的碳化硅、5%的鉻金屬或5%的鋯金屬。

進一步地，所述穩(wěn)定劑包括硬脂酸鋅、硬脂酸鈣和硬脂酸鉛。

進一步地，所述偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560或KH570。

本發(fā)明有益效果是：有效地提升了填料與膠黏劑的表面的粘合力，使金屬與陶瓷的優(yōu)點得到有效的結(jié)合，在具有較佳力學性能的同時，又具有良好的潤濕性。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。

一種陶瓷金屬基復(fù)合材料及其制備方法，包括以下按重量份數(shù)計的原料：陶瓷粉30份、鋁粉20份、銅粉15份、鐵粉8份、滑石粉25份、云母粉20份、氧化鎂8份、聚乙烯醇30份、二氧化硅12份、催化劑3份、甘油15份、硬脂酸鋅8份及KH560硅烷偶聯(lián)劑8份，其制備方法為：

a）將各組份的陶瓷粉、鋁粉、銅粉、鐵粉、滑石粉、云母粉、氧化鎂、二氧化硅用偶聯(lián)劑進行表面改性處理，時間為20～30min；

b）再將步驟a）的填料置于混合攪拌機中攪拌均勻，在60℃～80℃的溫度下加入聚乙烯醇、催化劑以及甘油繼續(xù)攪拌30min～40min；

c）將步驟b）置于模具中壓制成型，壓力為550MPa～600MPa,時間為1h；

d）將胚料放入燒結(jié)爐中預(yù)熱3min，在升溫至220℃～400℃下燒結(jié)4～6h，最后空冷成型。

在混合攪拌中加入1%～3%的二氧化鈦、1%～3%的碳化硅、5%的鉻金屬或5%的鋯金屬都可顯著地提高各相的潤濕性。

改善兩相的潤濕性，采取如下的幾種方法：

第一，加入少量的氧化物，具有很高的化學活性，可以顯著地促進兩相的潤濕；

第二，提高陶瓷組份的細度，分散度及增加表面缺陷來改善兩相間的潤濕性；

第三，使用圖層技術(shù)，陶瓷表面的金屬圖層或經(jīng)表面處理后可以提高表面能，用新形成的金屬/陶瓷界面代替原來結(jié)合性不好的界面，從而提高了潤濕性。

以上描述了本發(fā)明的舉例，展示了主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。