[發明專利]耐熔融鋁腐蝕的二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料制備方法

在審

• 申請號: 202011561176.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112795830A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 尹付成;任可柱;謝小龍;易華清;高志棟
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C22C29/14
• 分類號: C22C29/14;C22C1/05;B22F3/105;B22F9/04;C23C2/12
• 代理公司: 深圳精智聯合知識產權代理有限公司 44393
• 代理人: 夏聲平

本發明實施例公開了一種耐熔融鋁腐蝕的二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料的制備方法。該復合材料的制備方法包括：將Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉、Cr粉進行第一球磨工藝和第一真空干燥工藝處理得到AlFeNiCoCr高熵合金粉末；將質量百分比為70％?88％的ZrB₂粉末和質量百分比為12％?30％的AlFeNiCoCr高熵合金粉末進行第二球磨工藝和第二真空干燥工藝以及放電等離子燒結處理。本發明實施例以AlFeNiCoCr高熵合金作為粘結相，ZrB₂作為硬質相，利用高熵合金所具備的高熵效應，改善了傳統金屬陶瓷材料以Co、Ni等單質作為粘結相而出現容易被熔融鋁腐蝕的情況，較好地提高了二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料的熔融鋁腐蝕性能和使用壽命，并且該復合材料制作方法簡單，成本低廉，在工業應用中有良好的前景。

技術領域

本發明屬于金屬陶瓷材料制備技術領域，尤其涉及一種耐熔融鋁腐蝕的二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料的制備方法。

背景技術

熱浸鍍鋁是當前化工、建筑、交通、制造、冶金、船舶等領域最常用的熱浸鍍層保護手段之一。與熱浸鍍鋅相比，熱浸鍍鋁有良好的耐蝕性、抗高溫氧化性且使用壽命長。但由于鋁的性質比較活潑，熔融鋁液為腐蝕性最強的金屬液之一，因而熱浸鍍鋁技術有著無法避免的缺點，熔融鋁熔體對于熱浸鍍鋁設備具有極大的腐蝕性，這將會使熱浸鍍鋁生產線中的鋁液承裝槽、沉沒輥等設備被鋁液滲透而產生鋁渣和點蝕，從而使熱鍍鋁層質量差，熱浸鍍鋁設備使用壽命縮短，解決熱浸鍍鋁設備材料的耐熔融鋁腐蝕問題對于鋁工業的發展有重要影響。

因此，提供一種耐鋁液腐蝕性能好的材料以提高沉沒輥等熱浸鍍鋁設備的使用壽命是亟需解決的問題。

發明內容

本發明的主要目的是針對現有技術的缺陷和不足，提供了一種耐熔融鋁腐蝕的二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料的制備方法，該方法易于實施，采用該方法制備的二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料具有優異的耐熔融鋁液腐蝕性能。

本發明的技術解決方案如下：

一種耐熔融鋁腐蝕的二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料的制備方法，包括：將質量百分比分別為10.7％、22.1％、23.3％、23.3％％、20.6％的Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉、Cr粉混合后加入球磨機，并加入50-100ml的無水乙醇進行第一球磨工藝處理得到第一球磨后混合物，其中球磨時間為50-80h，球磨轉數為200-300r/min；將所述第一球磨后混合物進行第一真空干燥工藝處理得到AlFeNiCoCr高熵合金粉末，其中干燥時間為22-24h，干燥溫度為90℃-100℃，真空度為-0.05～-0.1MPa；將質量百分比為70％-88％的二硼化鋯粉末和質量百分比為12％-30％的所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末加入球磨機中，并加入50-100ml的無水乙醇進行第二球磨工藝處理，得到第二球磨后混合物；將所述第二球磨后混合物進行第二真空干燥工藝處理得到第二干燥后混合物，其中干燥時間為22-24h，干燥溫度為90℃-100℃，真空度為-0.05～-0.1MPa；以及將所述第二干燥后混合物等離子燒結爐中進行放電等離子燒結，以50℃/min的升溫速度升溫至1300-1500℃并保溫4-6min，等離子燒結爐中的壓力為30-50MPa，得到二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料。

本發明實施例提供一種耐熔融鋁腐蝕的二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料制備方法，包括以下步驟：將分別具有預設質量百分比的Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉、Cr粉放入球磨機進行第一球磨工藝處理得到第一球磨后混合物；對所述第一球磨處理后混合物進行第一真空干燥工藝處理得到AlFeNiCoCr高熵合金粉末；將質量百分比為70％-88％的二硼化鋯粉末和質量百分比為12％-30％的所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末進行第二球磨工藝處理得到第二球磨后混合物；對所述第二球磨后混合物進行第二真空干燥工藝處理得到第二干燥后混合物；以及對所述第二干燥后混合物進行放電等離子燒結處理得到二硼化鋯基金屬陶瓷復合材料。

在本發明的實施例中，所述預設質量百分比為Al粉10.7％、Fe粉22.1％、Ni粉23.3％、Co粉23.3％％、Cr粉20.6％。