[發明專利]一種具有多孔結構陶瓷層的摩擦表面的構筑方法

有效

• 申請號: 201810177221.4
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108383529B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 張志輝;王胡軍;林鵬宇;劉鎮寧;梁云虹;李秀娟;馬志超;趙杰;劉強;鄭龍;于征磊;任露泉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C04B35/64;C04B38/06;C23C24/10
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

1.一種具有多孔結構陶瓷層的摩擦表面的構筑方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)、基體預處理：將熔點大于1200℃的鋼材基體依次用丙酮/石油醚、無水乙醇超聲清洗，去除表面油污，氮氣吹干；

2)、多孔結構陶瓷原材料的制備：

a.按質量比100:5～20:10～50稱取粒徑為0.2～20μm的SiC粉末、粒徑為0.5～20μm的燒結助劑、無水乙醇，其中燒結助劑是鈉長石粉、Si粉、Al₂O₃粉質量比為2～3:1～2:1～2；

b.將步驟a中的混合原料在尼龍球磨罐中進行球磨混勻得到混合漿料，磨球材質為SiC，球磨8～30h后，添加質量濃度為5％的PVB乙醇溶液，繼續球磨1～2h；其中，粘結劑PVB的質量為SiC質量的1～3％；

c.將混合漿料通入噴霧干燥塔中進行干燥，其中進口空氣溫度150～250℃，出口空氣溫度100℃～125℃，空塔氣速0.2～0.5m/s；

d.按SiC質量的10～40％向步驟c得到的混合粉末中添加粒徑為20～80μm的PMMA微粉，然后進行機械混合制成多孔結構陶瓷原始粉末；

3)、金屬釬料預處理：選取焊接溫度在960～1050℃的Ag～Cu～Ti釬料，與質量濃度為5％的PVB乙醇溶液混合得混合漿料，其中PVB的質量為金屬釬料質量的1～3％，將混合漿料在尼龍球磨罐中球磨8～15h，磨球材質為SiC，球磨后的漿料在100～140℃真空干燥箱中干燥2～8h；

4)、粉層鋪覆：在預處理后的鋼材基體上依次鋪覆10～100μm厚經預處理的金屬釬料粉末、50～300μm厚的多孔結構陶瓷原始粉末，得到預制體；

5)、激光燒結成形：對粉末層進行選區激光燒結，激光燒結工藝參數為：CO₂激光器，預制體預熱溫度40～60℃，激光功率10～25W，光斑直徑0.1～0.4mm，掃描間距0.05～0.2mm，掃描速度1000～3000mm/s；

6)、摩擦表面的生成：將經過激光燒結表面成型的預制體放入真空度為6×10^-2 ～ 2×10^-2 Pa的真空燒結爐中，以1～3℃/min速度升溫到500～600℃，保溫1～3h，以3～5℃/min的速度升溫到850～950℃，保溫1～3h，以10～20℃/min的速度升溫到960～1050℃，保溫10min，以5～15℃/min的速度降溫至350～500℃，停止加熱，自然冷卻到室溫，形成以鋼材為基體、以金屬釬料為連接層、以多孔陶瓷為表面功能結構的摩擦表面。

2.根據權利要求1所述的一種具有多孔結構陶瓷層的摩擦表面的構筑方法，其特征在于：所述步驟5)中粉末層激光燒結形成多孔陶瓷功能結構的素坯，同時通過熔化粘結劑使金屬釬料連接層實現鋼材基體和多孔陶瓷層的初步連接。

3.根據權利要求1所述的一種具有多孔結構陶瓷層的摩擦表面的構筑方法，其特征在于：所述步驟6)中通過低溫真空燒結同時形成多孔陶瓷功能結構和金屬釬料連接層，實現鋼材基體和多孔陶瓷層的牢固連接。

4.權利要求1所述方法制成的具有多孔結構陶瓷層的摩擦表面，其特征在于：包括有基體(1)、連接層(2)和功能結構層(3)，基體(1)是鋼材，連接層(2)是金屬釬料，功能結構層(3)是多孔陶瓷。