[发明专利]一种WCoB金属陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种WCoB金属陶瓷材料及其制备方法。所述材料采用钨粉、碳化硼粉、碳化铬粉、钴粉与成型剂制备而得，材料具有硬度高，耐磨性好，工作温度高和韧性好的特点，能够满足苛刻的服役条件。本发明同时提供了所述材料的制备方法，包括将钨粉、碳化硼粉、碳化铬粉和钴粉与成型剂混合经球磨处理、干燥处理、压制成型、烧结即得，制备方法简单易行，条件温和，易于推广。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷材料领域，更具体地，涉及一种WCoB金属陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的陶瓷涂层，也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀和耐磨损等特性。金属陶瓷广泛地应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳。

WCoB金属陶瓷材料具有优异的综合性能，而且可在耐磨、高温腐蚀等领域进行应用。现有技术中通常采用二硼化钛作为硼源，与碳化钨和钴反应生成WCoB，得到的金属陶瓷材料含碳量高，物相复杂，导致WCoB金属陶瓷材料的硬度，抗弯强度，韧性等性能差，不稳定，严重限制了金属陶瓷材料的推广与应用。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是针对现有技术中WCoB金属陶瓷材料以及制备技术的不足，提供一种WCoB金属陶瓷材料，该材料由钨粉、碳化硼粉、碳化铬粉、钴粉和成型剂制备而成，具有硬度高，耐磨性好，工作温度高和韧性好的优点。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述WCoB金属陶瓷材料的制备方法，将钨粉、碳化硼粉、碳化铬粉和钴粉与成型剂混合经球磨处理、干燥处理、压制成型、烧结得到WCoB金属陶瓷材料。该制备方法原材料种类少，工艺设计合理，能大规模应用于工业生产。

本发明还要解决的另一技术问题是提供上述WCoB金属陶瓷材料制备方法制得的WCoB金属陶瓷材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种WCoB金属陶瓷材料，采用钨粉、碳化硼粉、碳化铬粉、钴粉作为原材料和成型剂制备而得，按照原材料的总重量计，所述钨粉、碳化硼粉、碳化铬粉和钴粉所占百分比分别为：钨粉为60～75wt％，碳化硼粉为4～8wt％，碳化铬粉为1～3wt％，钴粉为20～30wt％。

优选地，钨粉、碳化硼粉、碳化铬粉和钴粉所占百分比分别为：钨粉为70～75wt％，碳化硼粉为4～8wt％，碳化铬粉为1～3wt％，钴粉为20～25wt％。

进一步地，成型剂为液体石蜡、硬脂酸锌、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇或橡胶汽油溶液中的任意一种。

进一步地，原材料与成型剂的质量比为1：(0.02～0.05)。

本发明还提供一种所述WCoB金属陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.取钨粉，碳化硼粉、碳化铬粉和钴粉，与成型剂混合均匀，得混合料，将混合料与球磨介质放入球磨机中进行球磨，得球磨料；

S2.将步骤S1中制备的球磨料干燥处理；

S3.将步骤S2中干燥处理后的球磨料过筛；

S4.将步骤S3中处理好的球磨料压制成型，得坯体；

S5.将步骤S4中制备的坯体放入烧结炉，烧结冷却后，得WCoB金属陶瓷材料。

进一步地，步骤S1中球磨介质为无水乙醇、汽油、丙酮、乙烷、四氯化碳或苯中的一种；球磨机中采用的磨球为硬质合金球、钢球或钢玉球中的任意一种；球料比为(4～10)：1；步骤S1中球磨料的粒径≤1μm。