[發(fā)明專利]一種高韌性金屬陶瓷的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710846989.1
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN107723494B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林茂蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇英特耐機(jī)械制造有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C29/10;C30B29/62;C30B29/36;C30B1/10;C30B33/00
• 代理公司: 11530 北京華識(shí)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 江婷<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入國

本發(fā)明涉及金屬陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性金屬陶瓷的制備方法。本發(fā)明首先通過堿煮使得稻殼孔隙變大，再使硅酸鈉溶液浸入稻殼內(nèi)部，利用鹽酸和硅酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生凝膠狀原硅酸，然后炭化燒結(jié)制得多孔的高比表面積的碳化硅晶須，再將碳化硅晶須和富含有機(jī)羧酸的檸檬粉碎物以及富含酵母菌的葡萄皮共混發(fā)酵，在微生物的作用下有機(jī)羧酸降解產(chǎn)生游離羧基，在微生物的自交聯(lián)作用下引入到多孔的碳化硅晶須表面，利用羧基的螯合性將鎳離子螯合吸附，最后在高溫?zé)Y(jié)作用下使得羧基分解，鎳離子重新暴露，被硼氫化鉀還原為鎳單質(zhì)，利用鎳單質(zhì)和金屬鉬、鈦具有無限相容性的特點(diǎn)，提高了碳化硅晶須和金屬基體的相容性，提高了碳化硅的增韌效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性金屬陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

金屬陶瓷具有較高的硬度、耐磨性、紅硬性、極低的摩擦系數(shù)，因而受到國內(nèi)外的普遍關(guān)注，是一種極具潛力的刀具材料。斷裂韌性是陶瓷材料重要的性能指標(biāo)，金屬陶瓷的斷裂韌性較普通陶瓷有較大提高，但仍顯不足。為了進(jìn)一步發(fā)揮金屬陶瓷的優(yōu)良性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，需要進(jìn)一步提高其斷裂韌性。

SiC晶須在彈性、強(qiáng)度、耐熱性及化學(xué)穩(wěn)定性等方面具有優(yōu)良的特性，將其作為增強(qiáng)材料添加后能夠提高金屬陶瓷材料的力學(xué)性能，表現(xiàn)出較好的增韌效果，但是碳化硅和金屬基體之間的潤(rùn)濕性較差，導(dǎo)致其增韌效果并不能達(dá)到預(yù)期。

因此，發(fā)明一種能夠提高碳化硅增韌效果，并制備出一種高韌性的金屬陶瓷的方法對(duì)金屬陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域具有積極的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題，針對(duì)目前金屬陶瓷材料斷裂韌性低，而增韌填料和技術(shù)基體間的相容性差，導(dǎo)致增韌效果達(dá)不到預(yù)期的缺陷，提供了一種高韌性金屬陶瓷的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種高韌性金屬陶瓷的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）將稻殼和氫氧化鈉溶液混合，加熱煮沸處理，煮沸結(jié)束后過濾得到濾渣，用清水沖洗后，再將濾渣用硅酸鈉溶液浸泡，得到浸泡濾渣；

（2）將上述浸泡濾渣和鹽酸混合后超聲振蕩處理，超聲振蕩處理后，過濾，分離得到振蕩濾渣；

（3）將上述振蕩濾渣放入炭化爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下保溫炭化，得到炭化濾渣，再將炭化濾渣放入真空燒結(jié)爐中，在氬氣保護(hù)下，加熱升溫，保溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)結(jié)束后得到燒結(jié)產(chǎn)物，用氫氟酸溶液洗滌，得到自制碳化硅晶須；

（4）稱取檸檬粉碎得到粉碎物，將粉碎物和葡萄皮以及上述自制碳化硅晶須混合后裝入發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵；

（5）待上述發(fā)酵結(jié)束后，取出發(fā)酵產(chǎn)物，過濾分離得到發(fā)酵濾渣，將發(fā)酵濾渣和硝酸鎳溶液混合后放置在搖床上振蕩浸漬后取出，得到改性碳化硅晶須；

（6）按重量份數(shù)計(jì)，稱取30～35份碳化鈦、5～7份氮化鈦、6～8份碳化鎢、10～13份鉬粉和20～30份上述改性碳化硅晶須以及1～2份硼氫化鉀依次裝入球磨罐中球磨處理，再將球磨后的混合物料注入模具中，用液壓機(jī)以5～7MPa的壓力壓制成型后移入燒結(jié)爐，在氬氣氛圍下保溫?zé)Y(jié)，即可得到高韌性金屬陶瓷。

步驟（1）中所述的稻殼和氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比為1:3，加熱煮沸處理時(shí)間為30～40min，浸泡時(shí)間為10～12h。

步驟（2）中所述的浸泡濾渣和鹽酸的質(zhì)量比為1:5，鹽酸濃度為1mol/L，超聲振蕩處理的頻率為30～40kHz，超聲振蕩處理時(shí)間為20～30min。

步驟（3）中所述的保溫炭化溫度為700～800℃，保溫炭化時(shí)間為1～2h，保溫?zé)Y(jié)溫度為1300～1500℃，保溫?zé)Y(jié)時(shí)間為3～5h。