[發明專利]一種高韌耐磨型金屬陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 201810137746.5
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108277415A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 陳建峰;楊明忠;陳可
• 申請（專利權）人: 陳建峰
• 主分類號: C22C29/16
• 分類號: C22C29/16;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 朱親林

本發明公開了一種高韌耐磨型金屬陶瓷的制備方法，屬于金屬陶瓷制備技術領域。首先將氮化硅與四水合鉬酸銨、聚乙二醇和九水硝酸鐵共混得到攪拌物，利用氧化鎂和氧化釔對攪拌物進行改性，另外Mg、Y元素屬于高活性元素，在基材界面加入活性元素，有利于金屬陶瓷的韌性得到提高，最后高溫生成的玻璃相及材料中的金屬相在燒結過程中均轉變為液相，實現液相燒結繼續將蛤蜊殼和二硫化鉬混合研磨成混合粉末，使金屬陶瓷更加密實，其中二硫化鉬具有與石墨類似的層狀結構，由于碳酸鈣晶粒的有序排列以及蛤蜊殼中少量蛋白質能夠有效粘結碳酸鈣，使其同時具有高強度和高韌性，進一步提高金屬陶瓷的韌性和耐磨性，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明公開了一種高韌耐磨型金屬陶瓷的制備方法，屬于金屬陶瓷制備技術領域。

背景技術

金屬陶瓷是一種復合材料，它的定義在不同時期略有不同，如，有的定義為由陶瓷和金屬組成的一種材料，或由粉末冶金方法制成的陶瓷與金屬的復合材料。美國ASTM專業委員會定義為：一種由金屬或合金與一種或多種陶瓷相組成的非均質的復合材料，其中后者約占15%～85%體積分數，同時在制備的溫度下，金屬和陶瓷相之問的溶解度相當小。從狹義的角度定義的金屬陶瓷是指復合材料中金屬和陶瓷相在三維空間上都存在界面的一類材料。

金屬陶瓷為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破碎，人們在制作陶瓷的粘土里加了些金屬粉，因此制成了金屬陶瓷。金屬基金屬陶瓷是在金屬基體中加入氧化物細粉制得，又稱彌散增強材料。主要有燒結鋁、燒結鈹、TD鎳等。由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金所組成的復合材料。廣義的金屬陶瓷還包括難熔化合物合金、硬質合金、金屬粘結的金剛石工具材料。金屬陶瓷中的陶瓷相是具有高熔點、高硬度的氧化物或難熔化合物，金屬相主要是過渡元素及其合金。

隨著工具材料向高精度、高效率、高可靠性和專用化方向發展，市場對金屬陶瓷的性能提出了更高要求，不僅要求其具有高的硬度，同時要求其保持較高的韌性及多工況條件下的抗磨性。一方面，金屬陶瓷屬于脆性材料，硬度和強度之間即耐磨性和韌性之間存在著矛盾：硬度高則韌性偏低，而韌性高則硬度偏低，這是制約其快速發展的瓶頸。另一方面，金屬陶瓷材料磨損性能還受磨損載荷、磨料特性及金屬陶瓷材料硬質相硬度、粒子大小分布的影響。

因此，發明一種高韌耐磨型金屬陶瓷對金屬陶瓷制備技術領域具有積極意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對目前普通金屬陶瓷存在韌性差和耐磨性差，滿足不了陶瓷市場要求的缺陷，提供了一種高韌耐磨型金屬陶瓷的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：

一種高韌耐磨型金屬陶瓷的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）稱取16～20g氮化硅研磨粉碎，得到氮化硅粉末，將氮化硅粉末和去離子水混合攪拌，得到懸浮液，再將懸浮液、四水合鉬酸銨和聚乙二醇400混合置于超聲波分散儀中超聲分散，得到混合液；

（2）向混合液中緩慢加入混合液質量5％的九水硝酸鐵，繼續混合攪拌反應，攪拌反應后置于烘箱中干燥，研磨出料，得到復合粉末，最后將復合粉末、氧化鎂和氧化釔混合置于氫氣還原爐中還原反應后，繼續加熱升溫，冷卻出料，得到改性復合粉末；

（3）將去離子水、正硅酸乙酯和無水乙醇混合置于燒杯中攪拌反應，得到反應液，再向燒杯中滴加反應液體積0.7%的鹽酸，繼續保溫混合反應，得到自制反應液，將自制反應液放入超聲波分散儀中超聲分散，超聲分散結束后，靜置陳化，出料，得到自制硅溶膠；

（4）將蛤蜊殼和二硫化鉬混合研磨后過120目篩，收集過篩混合粉末，將過篩混合粉末和硅烷偶聯劑KH-550混合攪拌，得到攪拌物，繼續向攪拌物中加入攪拌物質量6%的蔗糖和攪拌物質量0.5%的河底淤泥，裝入發酵罐中，密封發酵，發酵結束后，取出發酵產物，即為改性混合粉末；