[發明專利]一種環保型的低粘結相金屬陶瓷的燒結涂料

有效

• 申請號: 201810015890.1
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108456439B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 豐平;但成;龔林;王志虎;王淳;田安琪
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D7/61;C09D7/65;C09D7/63;B22F3/10
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種環保型的低粘結相金屬陶瓷的燒結涂料，包括固體粉末、分散劑、涂料助劑和溶劑四組成分，具體制備方法為：取料后，按球料比5?10：1添加硬質合金球，并通過行星式球磨機或可傾斜式球磨機混合均勻，球磨時間為3?6小時，轉速為200?220r/min。本發明的涂料適用于粘結相在20%以下的金屬陶瓷，均勻刷涂在石墨舟或燒結板上，在室溫下通風晾干，涂料可均勻地粘附其表面，在金屬陶瓷燒結的過程中能有效地防止粘舟現象，并確保金屬陶瓷表面燒結質量，還可以抑制燒結過程中因滲碳或脫碳形成金屬陶瓷性能下降的現象，且本涂料在使用過程中無有害物質揮發，可多次重復使用，既降低了使用一次性涂料的成本，又對環境無污染，體現了綠色環保的理念。

技術領域

本發明屬于低粘結相金屬陶瓷燒結領域，具體涉及一種環保型的低粘結相金屬陶瓷的燒結涂料。

背景技術

金屬陶瓷是以陶瓷為硬質相、金屬為粘結相的一類結構材料。它綜合了力學性能相異的硬質陶瓷相和韌性金屬相特性，具有較高的、耐磨性、紅硬性、優良的高溫抗氧化性以及極低的摩擦系數。近年來，金屬陶瓷，尤其是Ti(C,N)基金屬陶瓷用于切削工具材料取得了重大的突破，成為最具潛力代替WC-Co的刀具材料。優越的耐磨性能以及高溫穩定性不僅提高了刀具的使用壽命，還達到了提高刀具切削表面質量的效果。低粘結相(≤20％)的金屬陶瓷具有較高硬度的同時兼顧了強度和斷裂韌性，廣泛地應用于車刀和銑刀中。然而，金屬陶瓷的燒結過程嚴重影響綜合力學性能。金屬陶瓷在燒結時，通常采用石墨承燒板(下稱燒舟或燒結板)。高溫燒結時，特別是液相燒結階段，金屬陶瓷會與燒舟或燒結板發生相互作用，發生滲碳或脫碳現象，導致金屬陶瓷表層化學成分和組織變化，降低力學性能；滲碳或脫碳也影響金屬陶瓷表面質量。因此，解決低粘結相金屬陶瓷在燒結過程中出現的問題保證其優越的力學性顯得尤為重要。

目前，市面上研制出的多功能硬質合金、金屬陶瓷高溫燒結用涂料，雖然其使用范圍廣泛，可用于較多種類的硬質合金、金屬陶瓷，但其成分種類較多且含有對環境有害的聚氧丙烯、聚氧化乙烯甘油醚和烏洛托品以及成本較高的羥乙基纖維素/羥丙基甲基纖維素，并算不上綠色環保的涂料。在使用其燒結金屬陶瓷時，該成分的涂料并沒考慮到配制的固體粉末(主要為粗顆粒碳黑、細顆粒碳黑和高純石墨粉)在燒結過程中涂料中碳的活性是否會產生滲碳或脫碳的影響。在這種情況下，迫切需要一種解決上述問題的涂料。本發明的涂料成分體系簡單、不含有毒性的有機溶劑和成本較高化學藥品，混料工藝簡單、涂料貯存方便。使用時，將涂料涂刷到在燒舟或燒結板上，起隔離金屬陶瓷和燒舟或燒結板直接接觸之用。所取得效果為抑制金屬陶瓷在燒結過程中的脫碳或滲碳，獲得良好的綜合力學性能，同時，確保金屬陶瓷具有良好的表面質量。

發明內容

本發明針對現有技術的不足之處，提出了一種環保型的低粘結相金屬陶瓷的燒結涂料制備方法，目的在于，通過簡化涂料組分、降低涂料中碳的活性，實現低粘結相金屬陶瓷涂料的綠色、高效地使用。本發明的環保型的低粘結相金屬陶瓷的燒結涂料包括固體粉末、分散劑、涂料助劑和溶劑四組成分。其中各成分的質量百分比為：固體粉末20-30％、分散劑1.5-4％、涂料助劑4-8％，溶劑余量。進一步優選為固體粉末25％、分散劑2.5％、涂料助劑6.5％，溶劑余量。

所述的固體粉末為高純天然鱗片石墨(固定碳含量≥90)。所述的分散劑為聚乙二醇(PEG)、硅酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉和腐植酸鈉中的一種或幾種。所述的涂料助劑為吐溫和丙酮中的一種或兩種。所述的溶劑為蒸餾水、去離子水和乙醇中的一種。

制備保型的低粘結相金屬陶瓷的燒結涂料的方法按照下述步驟進行：a.按照質量百分比稱取固體粉末20-30％、分散劑2.5％、涂料助劑6.5％，溶劑余量，球料比5-10:1硬質合金球置于球磨罐中；b.在行星式球磨機或傾斜式球磨機上球磨3-6小時，控制轉速為200-220r/min；c.將混制而成的涂料用密封的容器收集，置于陰涼處；d.燒結低粘結相金屬陶瓷前，使用細毛刷將涂料均勻的刷附在燒舟或燒結板上，并置于室溫下，待其晾干；e.將待燒結的金屬陶瓷輕置于附有涂料的燒舟或燒結板上，在燒結爐中進行燒結，1490℃-1540℃下液相燒結1-2h。