本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种金属陶瓷材料的制备方法。
背景技术：
碳化钨/钴金属陶瓷的热喷涂涂层，由于其良好的硬度和韧性，广泛地应用于航空航天、汽车、冶金、电力等领域，以增强基体金属的耐磨性能及磨损部件的修复。比如，航空发动机零件的工作条件很恶劣(高温、高转速、振动、高负荷)，又受到粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损等几种类型的磨损，发动机性能和使用寿命受到影响。在钛合金压气机叶片的阻尼台表面上喷涂一层0.25mm厚的碳化钨涂层，叶片寿命由100小时延长到上万小时。又比如：热喷涂WC硬质合金涂层相对于电镀硬铬镀层在耐磨性、耐蚀性、耐疲劳性有明显的优势，而且生产时间短、成本低、环境好。在某些应用领域完全可以替代镀硬铬镀层，波音767和777飞机起落架现在使用HVOF喷涂WC-CoCr涂层替代硬铬镀层。
然而，WC/Co粉末在热喷涂过程中会发生脱碳和相的分解，涂层中出现W2C，η(Co3W3C、Co6W6C)，甚至金属钨，这使得涂层的断裂性能和磨损性能降低。原始粉末中WC晶粒尺寸、相组成、形貌和大小等性质对涂层的相组成和性能影响很大。热喷涂粉末的特性往往因其制粉工艺方法的不同而异。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种金属陶瓷材料的制备方法，能够材料的屏蔽效能提高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种金属陶瓷材料的制备方法，其包括：
(1)将WC粉末和Co粉末按照重量比(80～90):(20-10)的比例混合，研磨至少2小时；
(2)加入碳粉，继续研磨至少4小时；
(3)加入占WC粉末和Co粉末总质量的30-100％的环氧树脂有机黏结剂，混合均匀，在100-140℃下干燥，得到混合物；
(4)在氢气保护下，在850-1350℃下烧结至少1小时，冷却至室温；
(5)破碎成200-325目的颗粒，得到WC-Co金属陶瓷材料。
本发明的烧结温度为850-1350℃。烧结时，温度对超细粉末形貌和相组成有重要的影响。从破碎程度和粉末形貌两方面分析，本发明优选1250℃，其是制备超细WC-Co热喷涂粉末较好的烧结温度，可将0.68μm的超细晶粒WC粉和2.39μm的Co粉混合制备成粒度为45-75μm的WC-Co热喷涂粉末。
本发明的制备方法加入环氧树脂有机粘结剂，一方面能将混合粉紧密的粘结成团状，相对加粘结剂的散状的干燥粉末，其暴露于空气的表面积大大降低，减少了粉末在烧结时WC粒子氧化脱碳；另一方面，粘结剂在高温烧结时，分解产生碳，使粉末烧结处于碳化性的气氛，能有效地阻止超细粉烧结时η(Co3W3C、Co6W6C)等相产生，利于制备大颗粒热喷涂粉末。烧结前破碎粉末，粘结剂作用降低。
本发明所述的环氧树脂黏结剂，属于常规的已知材料，本发明不对其做详细限定，本领域技术人员可以在现有技术公开的环氧树脂黏结剂的范围内自由选择。
本发明的制备方法加入碳粉，碳粉的添加，除极少量溶于粘结相Co中外，在超细WC-Co热喷涂粉末中主要以游离态存在，游离碳的存在可阻止烧结时WC的分解。从破碎难易程度看，同样温度烧结的样品，加碳粉的样品比未加碳粉的烧结样品要容易破碎。特别是在碳粉和有机粘结剂都添加的情况下，烧结后的样品最易于破碎。
本发明所述的碳粉的含量，不做特别限定，优选的，其用量为WC粉末和Co粉末总质量10-60％。
本发明所述的制备方法，其在烧结粉末中，出现一种颜色较深的、半透明的、模糊态物质，经微区能谱分析，主要是以Co为基的γ固溶体。其有利于热喷涂粉末性能的提高。
本发明所述的金属陶瓷材料的制备方法，在烧结工艺中加入碳粉和环氧树脂黏结剂，消除了η(Co3W3C、Co6W6C)等相产生，并产生以Co为基的γ固溶体，大大增强了材料的性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种金属陶瓷材料的制备方法，其包括：
(1)将WC粉末和Co粉末按照重量比80:20的比例混合，研磨至少2小时；
(2)加入占WC粉末和Co粉末总质量的30％碳粉，继续研磨至少4小时；
(3)加入占WC粉末和Co粉末总质量的30％的环氧树脂有机黏结剂，混合均匀，在100℃下干燥，得到混合物；
(4)在氢气保护下，在850℃下烧结至少1小时，冷却至室温；
(5)破碎成200-325目的颗粒，得到WC-Co金属陶瓷材料。
实施例2
一种金属陶瓷材料的制备方法，其包括：
(1)将WC粉末和Co粉末按照重量比90:10的比例混合，研磨至少2小时；
(2)加入WC粉末和Co粉末总质量10％碳粉，继续研磨至少4小时；
(3)加入占WC粉末和Co粉末总质量的100％的环氧树脂有机黏结剂，混合均匀，在140℃下干燥，得到混合物；
(4)在氢气保护下，在1350℃下烧结至少1小时，冷却至室温；
(5)破碎成200-325目的颗粒，得到WC-Co金属陶瓷材料。
实施例3
一种金属陶瓷材料的制备方法，其包括：
(1)将WC粉末和Co粉末按照重量比83:17的比例混合，研磨至少2小时；
(2)加入WC粉末和Co粉末总质量20％碳粉，继续研磨至少4小时；
(3)加入占WC粉末和Co粉末总质量的60％的环氧树脂有机黏结剂，混合均匀，在120℃下干燥，得到混合物；
(4)在氢气保护下，在1250℃下烧结至少1小时，冷却至室温；
(5)破碎成200-325目的颗粒，得到WC-Co金属陶瓷材料。
对比例1
省略实施例1的环氧树脂黏结剂，其余与实施例1相同。
经检验，实施例1-3在烧结工艺中加入碳粉和环氧树脂黏结剂，消除了η(Co3W3C、Co6W6C)等相产生，并产生以Co为基的γ固溶体，大大增强了材料的性能。
而对比例1却存在η(Co3W3C、Co6W6C)等相产生，未产生以Co为基的γ固溶体，因此其性能较差。
对比例1和实施例1-3的对比说明，本发明的烧结方法中加入环氧树脂黏结剂，产生的技术效果远超本领域技术人员的预期，其克服了现有技术的缺陷。