[发明专利]一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨复合材料技术领域，特别是一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法。

背景技术

磨损是预制件产生失效的一种最基本的类型，目前普遍存在于冶金，矿山、火电、机械、水泥、煤矿等许多行业。这造成了原材料的极大浪费和能源的巨大的消耗，据不完全统计，我国每年消耗金属耐磨材料高达500万吨以上。可见提高机械设备及零部件的耐磨性能，可以有效减少能源的消耗，也可以提高劳动生产率。

针对上述情况，有人提出将金属和陶瓷制成复合材料，陶瓷金属复合材料是将陶瓷的高耐磨、高硬度性能和金属材料的韧性结合起来的一种新型复合材料。现在我国使用的金属陶瓷复合材料，主要通过国外进口，我国生产的金属陶瓷复合材料，其性能在现阶段与进口产品相比，还有一定的差距。不论国内还是国外的金属陶瓷复合材料，其主要工艺原理是依靠陶瓷颗粒增强金属材料的方法制造。

目前，研究最多的是以氧化铝，碳化硅，碳化钨陶瓷颗粒为骨料，合金粉末或基体金属粉末为填充剂，选择合适的粘结剂，压制成型，制成预制块，烘干。在真空烧结炉内熔化合金粉末、基体金属粉末，把陶瓷颗粒粘接成多孔的陶瓷预制体。然后再浇铸基体金属液。在浇铸基体金属液时，合金粉末熔化，金属液填充至该合金粉末的孔隙中，这样的预制体是靠粘接剂粘接成型易脆裂、易剥落。孔隙均匀性差，在浇铸基体金属液时，基体金属液渗透不透彻，不均匀，陶瓷颗粒和基体金属液的粘接性较差，从而导致耐磨性能较差，抗冲击性能差。其次，合金粉末价格昂贵，导致制造成本高。

为了改善陶瓷颗粒与基体金属的粘接性，人们想到了在陶瓷颗粒上镀镍(CN101748348A)，然后再烧结的方法，这样的方法镍在高温烧结时易氧化，也使得陶瓷颗粒与金属粘接性变差。不能从根本上解决陶瓷颗粒与基体金属的粘接性问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法，使得陶瓷粉末与基体金属液粘接性好，制造成本低。

本发明目的是这样实现的：一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法，其特征在于：首先用陶瓷粉末制备带孔隙的陶瓷预制件；再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为10um-200um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到金属陶瓷复合耐磨材料。

采用上述技术方案，先将陶瓷粉末烧结成带孔隙的陶瓷预制体，这样的预制体是一个完整的陶瓷烧结体，它的抗冲击性能高，孔隙率均匀，基体金属液分布更均匀，基体金属液渗入得更好，浇铸得到的复合耐磨件的强度和耐磨性更高。制得的金属陶瓷复合材料在使用时陶瓷骨料不易剥落。其次，在烧结好的预制体上镀镍，避免了现在的在陶瓷颗粒上镀镍，然后在高温烧结下镍被氧化，从而影响基体金属液与陶瓷颗粒的粘接性的问题，使得粘接性能更好。金属镍层与陶瓷颗粒之间形成冶金结合，减少对陶瓷材料本身的热冲击，预防炸裂的现象。制得的金属陶瓷复合耐磨材料的陶瓷骨架和基体金属液之间相互形成连续的空间网状结构，因此，其耐磨性具有一定的优越性，所制得的耐磨材料的耐磨性为纯的高铬铸铁的6倍以上。

在上述技术方案中：在负压浇注基体金属液之前，先对陶瓷预制件进行预热，预热温度为500-1000℃。先经过预热，可以进一步避免在浇筑基体金属液时对陶瓷材料本身的热冲击，从而导致陶瓷预制件炸裂的现象的出现。

作为优选：所述陶瓷粉末为碳化硅、碳化钨、碳化钛、氮化硅、氧化锆、氧化铝、ZTA陶瓷粉末中的至少一种，它们的粒径均选择为50-300目。

作为优选：所述基体金属液为高锰钢、合金钢、高铬铸铁、低镍铬合金铸铁、灰口铸铁中的一种。

作为优选：所述带孔隙的陶瓷预制件为多孔陶瓷预制件或者网格状陶瓷预制件。

在上述方案中，所述带孔隙的预制件的制备：将陶瓷粉末、分散剂在陶瓷球磨机混合均匀，然后通过浇注成型、烘干、再烧结，随炉冷却得到带孔隙的陶瓷预制件。所述分散剂的量为陶瓷粉末质量的0.5％-1.0％，浆料固含量60％-65％。

在上述方案中：所述带孔隙的陶瓷预制件的制备：在陶瓷粉末中加入粘接剂、增塑剂，混合均匀，压制成型、烘干，然后烧结得到带孔隙的陶瓷预制体。所述陶瓷粉末中还可添加辅助增塑剂甘油。

有益效果：本发明制作比较简单，特别适合大件板块件的生产。成品率高，性能稳定，基体与预制体的结合能形成良好的冶金结合。能够广泛应用于水泥、火电、冶金、矿山等耐磨领域。适用于大批量生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

实施例一