一种金属陶瓷复合板及其制备方法与流程

本发明涉及复合陶瓷领域，尤其是涉及一种金属陶瓷复合板及其制备方法。

背景技术：

陶瓷合金兼有陶瓷的耐高温、抗腐蚀性能和金属的延性、韧性的新型复合材料。

国外研制成功的一种陶瓷合金是由碳化硅丝组成的，碳化硅丝的间隙也充填有硅，从而使这种材料具有一定的韧性和能弯曲的特性，并且能像金属那样在高温下具有延展性。碳化硅的这种复合材料可以浇注成各种部件，这些部件在冷凝过程中几乎不发生收缩，因此可以一次成型，不需要付出一般陶瓷加工的高昂代价。

然而直接采用陶瓷合金成本还是过高，尤其是在耐磨衬板使用过程中，由于耐磨衬板是一种消耗品，表面承受较高的挤压力和剪切力。目前，常用的耐磨衬板一般采用双金属堆焊板、橡胶陶瓷复合板或者陶瓷焊接衬板，双金属堆焊板的表面存在凹槽等缺陷，会严重影响使用寿命，橡胶陶瓷复合板中橡胶容易老化，这样会使得陶瓷脱落而影响使用寿命，陶瓷焊接衬板无法承受大冲击了，而且受高温影响容易失效。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决现有技术中陶瓷板和金属板结合后造成的使用寿命短的问题，提供一种金属陶瓷复合板及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种金属陶瓷复合板，包括长方体状的金属板，长方体金属板的上下表面上开设有x排y列的贯穿长方体金属板的第一通孔，长方体金属板的左右表面上开设有x排z列的贯穿长方体金属板的第二通孔，长方体金属板的前后表面上开设有z排y列的贯穿长方体金属板的第三通孔，x、y和z均为自然数，也就是说x、y、z中可以为只有一个表面上开孔的情况，第一通孔、第二通孔和第三通孔之间相互连通，第一通孔、第二通孔和第三通孔内植入有陶瓷芯棒，第一通孔、第二通孔和第三通孔内的陶瓷芯棒呈一体结构形成陶瓷骨架，陶瓷骨架的总体积为金属板中金属所占体积的1.5-2倍，一般采用的为1.5倍。

一种制备金属陶瓷复合板的方法，包括如下步骤：

步骤一、取体积不大于金属板的长方体的海绵板，依次在长方体海绵板的上下表面加工x排y列第一通孔、长方体海绵板的左右表面加工x排z列第二通孔，长方体海绵板的前后表面上加工z排y列第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔所占的总体积为海绵板中剩余海绵总体积的1.5-2倍，将海绵板放入一个密闭箱体内制成模具，箱体上开设有一个与第一通孔、第二通孔和第三通孔中任意一个孔连通的注浆孔；

步骤二、按重量份数取耐磨陶瓷的各配料，将所取的各配料经过破碎机粉碎后，加入球磨机进行研磨混合，研磨后的颗粒粒径不小于1000目，取重量为研磨后耐磨陶瓷重量1%-5%的pvp粘接剂和研磨后的耐磨陶瓷粉进行混合，制成浆料；

步骤三、取步骤二中混合后的浆料通过注浆孔加入步骤一中制备的模具中，将模具置于通风处干燥直至浆料和海绵体凝固为一体，制成陶瓷坯料；

步骤四、取步骤三中凝固后的陶瓷坯料放入烧结炉中，调整烧结炉温度为300-500℃，控制烧结时间2h；2h后调整烧结温度至1600-1700℃，持续烧结时间2-3天后，冷却取出制备得到陶瓷骨架；

步骤五、取足量的合金原料和步骤四中制备的陶瓷骨架，将合金原料加入真空熔炼炉的熔炼坩埚内进行熔炼，将陶瓷骨架放入到真空熔炼炉的模具箱内进行预热保温设定温度1000-1200℃，将熔炼炉内熔炼后的合金进行保温，然后在1000-1200℃真空环境下注入模具中使得合金溶液包围陶瓷骨架形成金属锭，并将金属锭在600-800℃的环境下保温8-12h，然后空冷后取出制备得到金属陶瓷复合板。

本发明的有益效果是：本发明中通过陶瓷骨架和合金溶液一体成型结构，可以使陶瓷骨架和合金成为一个整体，避免了两者分离影响其使用寿命，同时两者紧密结合在一起，而且其中陶瓷所占的体积多于合金所占体积，这样可以在减少全部采用陶瓷合金造成的高成本，同时提高了全部采用合金造成的耐磨性不足的问题，本结构在保证成本投入的前提下大大提高了耐磨性。

同时本申请中采用的制备方法中通过采用海绵的方法制成模具，海绵的燃点为280℃，在坯料制备完成后，放入烧结炉中调整温度300-500℃，一方面可以使得坯料基本硬化，另一方面可以将里边海绵燃烧使其离开陶瓷，从而减少了拆卸模具的问题，然后再进行1600-1700℃，可以将海绵充分清楚同时使得陶瓷充分硬化，然后将合金熔液和陶瓷一起在模具中成型，使得两者成为一体结构，增强两者的结合性，从而避免两者脱离，从而延长了使用寿命。

在使用过程中，由于本发明中的制备方法采用的是一体成型，改变了传统的衬板中出现的两者分离的情况，同时可以采用陶瓷切割机对本申请中的产品进行分割使用。

附图说明

图1为本发明产品结构示意图。

图2为本发明中产品的俯视图。

图3为本发明中产品的左视图。

图4为本发明中产品的前视图。

图示标记：1、金属板；2、第一通孔；3、第二通孔；4、第三通孔。

具体实施方式

图中所示，具体实施方式如下：

一种金属陶瓷复合板，包括长方体状的金属板1，长方体金属板的上下表面上开设有3排3列的贯穿长方体金属板的第一通孔，长方体金属板的左右表面上开设有3排3列的贯穿长方体金属板的第二通孔，长方体金属板的前后表面上开设有3排3列的贯穿长方体金属板的第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔之间相互连通，第一通孔、第二通孔和第三通孔内植入有陶瓷芯棒，第一通孔、第二通孔和第三通孔内的陶瓷芯棒呈一体结构形成陶瓷骨架，陶瓷骨架的总体积为金属板中金属所占体积的1.5倍。

一种制备金属陶瓷复合板的方法，包括如下步骤：

步骤一、取体积不大于金属板的长方体的海绵板，依次在长方体海绵板的上下表面加工x排y列第一通孔、长方体海绵板的左右表面加工x排z列第二通孔，长方体海绵板的前后表面上加工z排y列第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔所占的总体积为海绵板中剩余海绵总体积的1.5倍，将海绵板放入一个密闭箱体内制成模具，箱体上开设有一个与第一通孔、第二通孔和第三通孔中任意一个孔连通的注浆孔；

步骤二、按重量份数取耐磨陶瓷的各配料，陶瓷的各组分含量为：高纯滑石20%、碳酸镁25%和煅烧高岭土55%，将所取的各配料经过破碎机粉碎后，加入球磨机进行干粉研磨混合，研磨后的颗粒粒径不小于1000目，取重量为研磨后耐磨陶瓷重量3%的pvp粘接剂和研磨后的耐磨陶瓷粉进行混合，制成浆料；

步骤三、取步骤二中混合后的浆料通过注浆孔加入步骤一中制备的模具中，将模具置于通风处干燥直至浆料和海绵体凝固为一体，制成陶瓷坯料；

步骤四、取步骤三中凝固后的陶瓷坯料放入烧结炉中，调整烧结炉温度为400℃，控制烧结时间2h，将坯料里边的海绵体燃烧，2h后调整烧结温度至1600-1700℃，将海绵体的残余物充分燃烧，并且使得陶瓷凝固成型，持续烧结时间2-3天后，冷却取出制备得到陶瓷骨架；

步骤五、取足量的合金原料和步骤四中制备的陶瓷骨架，所述合金各组分重量百分比为镍：8-8.5%、锡：2-2.5%、铁：1.5-2%、铝4-4.5%、镧铈复合稀土：0.05-0.1%。稀土杂质≤0.1%，镧铈重量比为1:1，余量为铜，将合金原料加入真空熔炼炉的熔炼坩埚内进行熔炼，将陶瓷骨架放入到真空熔炼炉的模具箱内进行预热保温设定温度1000-1200℃，将熔炼炉内熔炼后的合金进行保温，然后在1000-1200℃真空环境下注入模具中使得合金溶液包围陶瓷骨架形成金属锭，并将金属锭在600-800℃的环境下保温8-12h，然后空冷后取出制备得到金属陶瓷复合板。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。