[發(fā)明專利]一種鐵輝石基金屬陶瓷及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710731999.0
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107641725B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雪峰;李保衛(wèi);賈曉林;陳偉麗;馬強;沈保根;劉艷麗;鄧磊波;劉芳;張明星;徐文利
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/12
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41122
• 代理人: 張愛軍

1.一種Fe/輝石金屬陶瓷，其特征在于，以礦渣微晶玻璃水淬渣為主要原料，在礦渣微晶玻璃水淬渣中加入含鐵物質(zhì)和還原劑，經(jīng)混料、成型、燒結(jié)，制備Fe/輝石金屬陶瓷；該金屬陶瓷由以下方法制備而成：

（1）將礦渣微晶玻璃水淬渣粉與含鐵物質(zhì)和還原劑按100：10~50：20~50的重量份混合；

（2）將混合料放入球磨罐中，室溫下球磨1-3小時，使粉體分散均勻；

（3）將分散后的粉體經(jīng)壓樣機壓成素坯，成型壓力為50~100MPa，再用180-200 MPa的壓力進行等靜壓成型；

（4）將成型后的素坯放入加熱爐中燒結(jié)，然后隨爐冷卻至室溫，出爐；

所述的礦渣微晶玻璃水淬渣為輝石系礦渣微晶玻璃水淬渣；所述含鐵物質(zhì)由鐵精礦粉、Fe₂O₃粉、Fe₃O₄粉、硅鐵合金粉中的一種或兩種；所述還原劑為硅鐵合金、單質(zhì)硅中的一種或兩種，所述硅鐵合金粉中Fe的重量百分比為45~75%，其余為Si。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fe/輝石金屬陶瓷，其特征在于：所述加熱爐為氣氛爐、放電等離子燒結(jié)爐或微波爐。

3.一種Fe/輝石金屬陶瓷的制備方法，其特征在于，以礦渣微晶玻璃水淬渣為主要原料，在礦渣微晶玻璃水淬渣中加入含鐵物質(zhì)和還原劑，經(jīng)混料、成型、燒結(jié)，制備Fe/輝石金屬陶瓷；具體制備方法包括以下步驟：

（1）將礦渣微晶玻璃水淬渣粉與含鐵物質(zhì)和還原劑按100：10~50：20~50的重量份混合；

（2）將混合料放入球磨罐中，室溫下球磨1-3小時，使粉體分散均勻；

（3）將分散后的粉體經(jīng)壓樣機壓成素坯，成型壓力為50~100MPa，再用180-200 MPa的壓力進行等靜壓成型；

（4）將成型后的素坯放入加熱爐中燒結(jié)，然后隨爐冷卻至室溫，出爐；

所述的礦渣微晶玻璃水淬渣為輝石系礦渣微晶玻璃水淬渣；所述含鐵物質(zhì)由鐵精礦粉、Fe₂O₃粉、硅鐵合金粉中的一種或兩種；所述還原劑為硅鐵合金、單質(zhì)硅中的一種或兩種，所述硅鐵合金中Fe的重量百分比為45~75%，其余為Si。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Fe/輝石金屬陶瓷的制備方法，其特征在于：樣品置于氣氛爐中加熱的工藝為：加熱在氮氣氣氛下進行，加熱時以0.5~5.0L/min的流量通入氮氣，以1~10℃/min的升溫速度升溫至700~1000℃，然后保溫3~5小時；自然冷卻至200℃~400℃，停止通入氮氣。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Fe/輝石金屬陶瓷的制備方法，其特征在于：樣品置于2.45GHz的多模微波燒結(jié)爐中，進行燒結(jié)析晶處理，析晶處理溫度為600~920℃，保溫時間1~4h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Fe/輝石金屬陶瓷的制備方法，其特征在于：將步驟（2）得到的粉體置于放電等離子燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，具體工藝為，先將分散后的粉體裝入放電等離子燒結(jié)磨具中，在10 MPa的壓力下進行成型，再放入放電等離子燒結(jié)爐中燒結(jié)，以20~40℃/min升溫至700~800℃，同時逐漸加壓到50 MPa，在此壓力下保溫5~20min；然后隨爐冷卻至室溫，出爐。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Fe/輝石金屬陶瓷的制備方法，其特征在于：所述的礦渣微晶玻璃水淬渣粉的制備方法如下：

（1）按照CMSA系微晶玻璃的化學(xué)組成稱取原料，其中金屬尾礦為50-70%，冶金渣粉10-20%，石英砂10-20%、硼砂2-5%、碳酸鈉1-4%、長石粉4-8%；

（2）混料：按上述原料進行配料，然后放入混料機內(nèi)混料；

（3）熔料：將混合均勻的原料裝入坩堝中，在高溫電阻爐1400-1500℃熔融2-3h，得到熔融的玻璃液；

（4）制備水淬渣粉：將熔制好的玻璃液迅速傾入冷水中，得到水淬的玻璃顆粒，然后將其在球磨機中研磨至粒度200目-300目，得到礦渣微晶玻璃水淬渣粉。