[发明专利]一种用粉石英矿生产的用于3D打印的金属陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

一种用粉石英矿生产的用于3D打印的金属陶瓷复合材料，其为球状结构，所述金属陶瓷复合材料由质量比为70:30的碳化硅粉末和金属粉末组成，其中，所述碳化硅粉末由摩尔比为0.7:1的粉石英矿和碳粉组成，所述金属粉末由质量比为90:100～0:10的铁粉和钴镍粉组成。发明得到的金属陶瓷复合材料，具有高强度、抗腐蚀强、松装密度高和流动性好的优点，此外，本发明中的金属陶瓷复合材料中金属材料的含量低，还具备高强度、轻量化的优点。

技术领域

本发明涉及3D打印金属陶瓷生产领域，尤其涉及一种用粉石英矿生产的用于3D打印的金属陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

金属陶瓷，是一种由金属或合金与一种或几种陶瓷相所组成的非均质的复合材料，当陶瓷的含量高于总质量的50％时，亦可称为陶瓷-金属复合材料，而金属陶瓷作为介于高温合金和陶瓷材料之间的一种高温材料，具有兼顾金属的高韧性、可塑性、高延展性和陶瓷的高硬度、高熔点、耐腐蚀和耐磨损等优异性能。

碳化物颗粒具有高强度、高硬度、与基体润湿性良好等优点，其作为第二相颗粒增强金属基复合材料已广泛应用于航空航天、冶金、建材、电力、水电、矿山等领域，并取得了很好的应用效果。目前金属基复合材料生产中使用的碳化物颗粒主要有碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化钒(VC)、碳化铌(NbC)等。

因此，现有技术中，常采用碳化钨和碳化钛作为制备的金属陶瓷复合材料的原材料，来生产具有高强度和高硬度的金属陶瓷复合材料，以应用于3D打印领域，但是采用碳化钨和碳化钛作为原材料，往往具有生产成本高，环保性能差，制备的金属陶瓷复合材料重量大等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用粉石英矿生产的用于3D打印的金属陶瓷复合材料及其制备方法。

本发明提供一种用粉石英矿生产的用于3D打印的金属陶瓷复合材料，所述金属陶瓷复合材料为球状结构，其由质量比为70:30的碳化硅粉末和金属粉末组成，其中，所述碳化硅粉末由摩尔比为0.7:1的粉石英矿和碳粉组成，所述金属粉末由质量比为90:100～0:10的铁粉和钴镍粉组成。

进一步地，所述金属陶瓷复合材料的半径为15～65μm。

一种上述金属陶瓷复合材料的制备方法，主要包括以下步骤：

S1、按摩尔比为0.7:1的配比分别称取粉石英矿和碳粉，以及按质量比为90:100～0:10的配比分别称取铁粉和钴镍粉，并将称取的铁粉和钴镍粉混合均匀后，得到金属粉末，备用；

S2、将S1中得到的所述粉石英矿和所述碳粉在室温状态下进行搅拌均匀后，加热，直至生成碳化硅粉末；

S3、将S2中的所述碳化硅粉末与S1中的所述金属粉末按质量比为70:30的配比进行混合，并充分搅拌后，得到混合粉末，并对所述混合粉末进行熔炼，直至其内的金属粉末熔炼成熔融状态，得到金属混合液；

S4、将S3得到的金属混合液分别进行雾化、干燥和筛分处理，即可得到球形的金属陶瓷复合材料。

进一步地，S2中的搅拌速度大于100r/min，搅拌时间大于10h。

进一步地，S2中的加热温度为1700℃～1800℃。

进一步地，S3中的熔炼温度为1100℃～1550℃。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明得到的金属陶瓷复合材料，具有生产成本低、质量轻、环境友好、节能减耗、高强度、抗腐蚀强、松装密度高和流动性好等优点。而本发明中所述的用于制备金属陶瓷复合材料的方法，可实现对金属陶瓷复合材料的大规模生产，具有工艺简单的优点。

附图说明

图1是本发明所述一种用粉石英矿生产的用于3D打印的金属陶瓷复合材料的制备方法的流程图。