一种金属陶瓷复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种金属陶瓷复合材料及其制备方法。制备步骤如下：先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钠、叔丁基对苯二酚、山梨酸钾、丙酸钙、桂油和去离子水混合搅拌后进行超声振荡；加入氧化铝陶瓷粉、氮化硅陶瓷粉和卵磷脂，继续振荡；加入混料机中混料，将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷坯体放入炉中得陶瓷基体；将钛粉、四氯化钛、氯化钾、氯化钠和氯化钙混合，放入分散机中分散，装入坩埚中；将上面得到的陶瓷基体放入坩埚中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。本发明的金属陶瓷复合材料具有较强的硬度，抗热震能力也较强，两者结合良好，同时耐磨损性能佳。
【专利说明】
-种金属陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明设及材料领域，具体设及一种金属陶瓷复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着在高科技迅速发展，材料的种类越来越多，性能越来越优越。其中金属材料和 陶瓷材料的应用非常广泛，陶瓷材料具有耐高溫、耐磨损、耐腐蚀和高硬度等优势，但是它 的脆性较高，一道细小的裂纹就易使其破损断裂，初性差，而金属材料则具有良好的初性， 但其耐高溫性、耐磨损性和耐腐蚀性则远远低于陶瓷材料，因此，若能将两者结合起来，获 得它们共同的优点，使其既具有陶瓷材料的耐高溫、耐磨损、耐腐蚀和高硬度，又拥有金属 材料的良好初性，则其应用范围将变得更为广泛，使用效果更佳，使用寿命更长，更有益于 节约资源和节约成本。
[0003]
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种金属陶瓷复合材料，具有较强的硬 度，抗热震能力也较强，两者结合良好，同时耐磨损性能佳。
[0005] 技术方案:一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉 30-50份、氮化娃陶瓷粉10-30份、铁粉1-3份、四氯化铁0.2-0.5份、阿拉伯树胶1-3份、十二 烷基硫酸钢1-2份、氯化钟7-12份、氯化钢6-10份、氯化巧5-9份、叔下基对苯二酪0.1-0.2 份、卵憐脂1-2份、山梨酸钟0.1-0.3份、丙酸巧0.1-0.2份、桂油0.5-1份、去离子水60-100 份。
[0006] 进一步优选的，所述的一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧 化侣陶瓷粉35-45份、氮化娃陶瓷粉15-25份、铁粉1.5-2.5份、四氯化铁0.3-0.4份、阿拉伯 树胶1.5-2.5份、十二烷基硫酸钢1.3-1.7份、氯化钟8-11份、氯化钢7-9份、氯化巧6-8份、叔 下基对苯二酪0.11-0.16份、卵憐脂1.2-1.8份、山梨酸钟0.15-0.25份、丙酸巧0.11-0.17 份、桂油0.6-0.9份、去离子水70-90份。
[0007] 上述金属陶瓷复合材料的制备方法包括W下步骤： 步骤1:将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去 离子水混合，揽拌2-5分钟后放入超声仪中进行超声振荡30-50分钟； 步骤2:加入氧化侣陶瓷粉、氮化娃陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡10-20分钟； 步骤3:加入混料机中，进行混料23-25小时； 步骤4:将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型； 步骤5:将成型好的陶瓷巧体放入炉中，升溫速度为0.5-0.8°C/min，至120°C时保溫80- 90分钟，继续W5-7°C/min的速度加热至600°C，最后W9-irC/min的速度升溫至1600-1700 °C，保溫1.5-2.5小时； 步骤6:将铁粉、四氯化铁、氯化钟、氯化钢和氯化巧混合，放入分散机中在转速1000- 200化/min下分散3-5分钟，装入相蜗中； 步骤7:将步骤5得到的陶瓷基体放入相蜗中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压 烧结炉内进行烧结，真空度为0.70-0.85Pa，溫度为1100-1200 °C，保溫时间为50-70分钟； 步骤8:冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[0008] 进一步优选的，步骤1中揽拌时间为3-4分钟，振荡时间为35-45分钟。
[0009] 进一步优选的，步骤2中振荡时间为15分钟。
[0010] 进一步优选的，步骤3中混料时间为23.5-24.5小时。
[0011] 进一步优选的，步骤5中第一次升溫速度为0.6-0.7°C/min，第一次保溫时间为85 分钟，第二次升溫速度为5.5-6.5 °C/min第Ξ次升溫速度为9.5-10.5 °C/min，升溫至1650 °C，保溫时间为2小时。
[0012] 进一步优选的，步骤6中转速为1500r/min，分散时间为4分钟。
[001引进一步优选的，步骤7中真空度为0.75-0.80化，溫度为1150 °C，保溫时间为60分 钟。
[0014] 有益效果:本发明的金属陶瓷复合材料是一种新型结构材料，具有较强的硬度，接 近300MPa，抗热震能力也较强，在500°C下震动，未见脱落，结合良好，同时耐磨损性强，在摩 擦5km后磨损量最小仅为1.9mg。
[0015]
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉30份、氮化娃陶 瓷粉10份、铁粉1份、四氯化铁0.2份、阿拉伯树胶1份、十二烷基硫酸钢1份、氯化钟7份、氯化 钢6份、氯化巧5份、叔下基对苯二酪0.1份、卵憐脂1份、山梨酸钟0.1份、丙酸巧0.1份、桂油 0.5份、去离子水60份。
[0017] 上述金属陶瓷复合材料的制备方法为:先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基 对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去离子水混合，揽拌2分钟后放入超声仪中进行超声振 荡30分钟;加入氧化侣陶瓷粉、氮化娃陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡10分钟;加入混料机中，进 行混料23小时，将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷巧体放入炉中，升 溫速度为0.5°C/min，至120°C时保溫80分钟，继续W5°C/min的速度加热至600°C，最后W9 °C/min的速度升溫至1600°C，保溫1.5小时;将铁粉、四氯化铁、氯化钟、氯化钢和氯化巧混 合，放入分散机中在转速lOOOr/min下分散3分钟，装入相蜗中；将上面得到的陶瓷基体放入 相蜗中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，真空度为0.70化，溫 度为llOCrC，保溫时间为50分钟，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[001引实施例2 一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉35份、氮化娃陶 瓷粉15份、铁粉1.5份、四氯化铁0.3份、阿拉伯树胶1.5份、十二烷基硫酸钢1.3份、氯化钟8 份、氯化钢7份、氯化巧6份、叔下基对苯二酪0.11份、卵憐脂1.2份、山梨酸钟0.15份、丙酸巧 0.11份、桂油0.6份、去离子水70份。
[0019]上述金属陶瓷复合材料的制备方法为:先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基 对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去离子水混合，揽拌3分钟后放入超声仪中进行超声振 荡35分钟;加入氧化侣陶瓷粉、氮化娃陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡15分钟;加入混料机中，进 行混料23.5小时，将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷巧体放入炉中， 升溫速度为〇.6°C/min，至120°C时保溫85分钟，继续W5.5°C/min的速度加热至600°C，最后 W9.5°C/min的速度升溫至1650°C，保溫2小时;将铁粉、四氯化铁、氯化钟、氯化钢和氯化巧 混合，放入分散机中在转速1500r/min下分散4分钟，装入相蜗中；将上面得到的陶瓷基体放 入相蜗中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，真空度为0.75化， 溫度为1150 °C，保溫时间为60分钟，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[0020] 实施例3 一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉40份、氮化娃陶 瓷粉20份、铁粉2份、四氯化铁0.35份、阿拉伯树胶2份、十二烷基硫酸钢1.5份、氯化钟10份、 氯化钢8份、氯化巧7份、叔下基对苯二酪0.15份、卵憐脂1.5份、山梨酸钟0.2份、丙酸巧0.15 份、桂油0.75份、去离子水80份。
[0021] 上述金属陶瓷复合材料的制备方法为:先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基 对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去离子水混合，揽拌3.5分钟后放入超声仪中进行超声 振荡40分钟;加入氧化侣陶瓷粉、氮化娃陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡15分钟;加入混料机中， 进行混料24小时，将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷巧体放入炉中， 升溫速度为〇.6°C/min，至120°C时保溫85分钟，继续W5-7°C/min的速度加热至600°C，最后 WlO°C/min的速度升溫至1650°C，保溫2小时;将铁粉、四氯化铁、氯化钟、氯化钢和氯化巧 混合，放入分散机中在转速1500r/min下分散4分钟，装入相蜗中；将上面得到的陶瓷基体放 入相蜗中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，真空度为0.78化， 溫度为1150 °C，保溫时间为60分钟，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[0022] 实施例4 一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉45份、氮化娃陶 瓷粉25份、铁粉2.5份、四氯化铁0.4份、阿拉伯树胶2.5份、十二烷基硫酸钢1.7份、氯化钟11 份、氯化钢9份、氯化巧8份、叔下基对苯二酪0.16份、卵憐脂1.8份、山梨酸钟0.25份、丙酸巧 0.17份、桂油0.9份、去离子水90份。
[0023] 上述金属陶瓷复合材料的制备方法为:先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基 对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去离子水混合，揽拌4分钟后放入超声仪中进行超声振 荡45分钟;加入氧化侣陶瓷粉、氮化娃陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡15分钟;加入混料机中，进 行混料24.5小时，将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷巧体放入炉中， 升溫速度为0.7°C/min，至120°C时保溫85分钟，继续W6.5°C/min的速度加热至600°C，最后 Wl0.5°C/min的速度升溫至1650°C，保溫2小时;将铁粉、四氯化铁、氯化钟、氯化钢和氯化 巧混合，放入分散机中在转速1500r/min下分散4分钟，装入相蜗中；将上面得到的陶瓷基体 放入相蜗中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，真空度为 O.SOPa，溫度为1150 °C，保溫时间为60分钟，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[0024] 实施例5 一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉50份、氮化娃陶 瓷粉30份、铁粉3份、四氯化铁0.5份、阿拉伯树胶3份、十二烷基硫酸钢2份、氯化钟12份、氯 化钢10份、氯化巧9份、叔下基对苯二酪0.2份、卵憐脂2份、山梨酸钟0.3份、丙酸巧0.2份、桂 油1份、去离子水100份。
[0025]上述金属陶瓷复合材料的制备方法为:先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基 对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去离子水混合，揽拌5分钟后放入超声仪中进行超声振 荡50分钟;加入氧化侣陶瓷粉、氮化娃陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡20分钟;加入混料机中，进 行混料25小时，将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷巧体放入炉中，升 溫速度为〇.8°C/min，至120°C时保溫90分钟，继续W7°C/min的速度加热至600°C，最后W11 °C/min的速度升溫至1700°C，保溫2.5小时;将铁粉、四氯化铁、氯化钟、氯化钢和氯化巧混 合，放入分散机中在转速2000r/min下分散5分钟，装入相蜗中；将上面得到的陶瓷基体放入 相蜗中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，真空度为0.85化，溫 度为1200 °C，保溫时间为70分钟，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[00%] 对比例1 本实施例与实施例5的区别在于不含有四氯化铁。具体地说是： 一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉50份、氮化娃陶 瓷粉30份、铁粉3份、阿拉伯树胶3份、十二烷基硫酸钢2份、氯化钟12份、氯化钢10份、氯化巧 9份、叔下基对苯二酪0.2份、卵憐脂2份、山梨酸钟0.3份、丙酸巧0.2份、桂油1份、去离子水 100 份。
[0027] 上述金属陶瓷复合材料的制备方法为:先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基 对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去离子水混合，揽拌5分钟后放入超声仪中进行超声振 荡50分钟;加入氧化侣陶瓷粉、氮化娃陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡20分钟;加入混料机中，进 行混料25小时，将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷巧体放入炉中，升 溫速度为〇.8°C/min，至120°C时保溫90分钟，继续W7°C/min的速度加热至600°C，最后W11 °C/min的速度升溫至1700°C，保溫2.5小时;将铁粉、氯化钟、氯化钢和氯化巧混合，放入分 散机中在转速2000r/min下分散5分钟，装入相蜗中；将上面得到的陶瓷基体放入相蜗中，盖 严盖子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，真空度为0.85化，溫度为1200 °C，保溫时间为70分钟，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[0028] 对比例2 本实施例与实施例5的区别在于不含有氮化娃陶瓷粉，W氧化侣陶瓷粉代替。具体地说 是： 一种金属陶瓷复合材料，由W下成分W重量份制备而成:氧化侣陶瓷粉80份、铁粉3份、 四氯化铁0.5份、阿拉伯树胶3份、十二烷基硫酸钢2份、氯化钟12份、氯化钢10份、氯化巧9 份、叔下基对苯二酪0.2份、卵憐脂2份、山梨酸钟0.3份、丙酸巧0.2份、桂油1份、去离子水 100 份。
[0029] 上述金属陶瓷复合材料的制备方法为:先将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钢、叔下基 对苯二酪、山梨酸钟、丙酸巧、桂油和去离子水混合，揽拌5分钟后放入超声仪中进行超声振 荡50分钟;加入氧化侣陶瓷粉和卵憐脂，继续振荡20分钟;加入混料机中，进行混料25小时， 将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型，将成型好的陶瓷巧体放入炉中，升溫速度为0.8TV 111111，至120°(：时保溫90分钟，继续^7°(：/111111的速度加热至600°(：，最后^11°(：/111111的速度升 溫至1700°C，保溫2.5小时;将铁粉、四氯化铁、氯化钟、氯化钢和氯化巧混合，放入分散机中 在转速2000r/min下分散5分钟，装入相蜗中；将上面得到的陶瓷基体放入相蜗中，盖严盖 子，再放入模具中后置于真空热压烧结炉内进行烧结，真空度为0.85化，溫度为1200 Γ，保 溫时间为70分钟，冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。
[0030] 本发明材料的各性能指标见下表，我们可W看大本发明具有较强的硬度，近 SOOMPa，抗热震能力也较强，在500°C下震动，未见脱落，结合良好，同时耐磨损性强，在摩擦 5km后磨损量最小仅为1.9mg。
[0031] 表1金属陶瓷复合材料的性能指标_
注:磨损量的测定:摩擦距离为5虹1。
【主权项】
1. 一种金属陶瓷复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成:氧化铝陶瓷粉 30-50份、氮化硅陶瓷粉10-30份、钛粉1-3份、四氯化钛0.2-0.5份、阿拉伯树胶1-3份、十二 烷基硫酸钠1-2份、氯化钾7-12份、氯化钠6-10份、氯化钙5-9份、叔丁基对苯二酚0.1-0.2 份、卵磷脂1-2份、山梨酸钾0.1-0.3份、丙酸钙0.1-0.2份、桂油0.5-1份、去离子水60-100 份。2. 根据权利要求1所述的一种金属陶瓷复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制 备而成:氧化铝陶瓷粉35-45份、氮化硅陶瓷粉15-25份、钛粉1.5-2.5份、四氯化钛0.3-0.4 份、阿拉伯树胶1.5-2.5份、十二烷基硫酸钠1.3-1.7份、氯化钾8-11份、氯化钠7-9份、氯化 钙6-8份、叔丁基对苯二酚0.11-0.16份、卵磷脂1.2-1.8份、山梨酸钾0.15-0.25份、丙酸钙 0 · 11 -0 · 17份、桂油0 · 6-0 · 9份、去离子水70-90份。3. 如权利要求1所述的一种金属陶瓷复合材料，其特征在于:所述氧化铝陶瓷粉粒径为 0.5-lum〇4. 权利要求1至2任一项所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:包括 以下步骤： 步骤1:将阿拉伯树胶、十二烷基硫酸钠、叔丁基对苯二酸、山梨酸钾、丙酸妈、桂油和去 离子水混合，搅拌2-5分钟后放入超声仪中进行超声振荡30-50分钟； 步骤2:加入氧化铝陶瓷粉、氮化硅陶瓷粉和卵磷脂，继续振荡10-20分钟； 步骤3:加入混料机中，进行混料23-25小时； 步骤4:将浆料倒入模具中，置于石膏体上成型； 步骤5:将成型好的陶瓷坯体放入炉中，升温速度为0.5-0.8°C/min，至12(rC时保温80-90分钟，继续以5-7°C/min的速度加热至600°C，最后以9-lΓC/min的速度升温至1600-1700 °C，保温1.5-2.5小时； 步骤6 :将钛粉、四氯化钛、氯化钾、氯化钠和氯化钙混合，放入分散机中在转速1000-2000r/min下分散3-5分钟，装入坩埚中； 步骤7:将步骤5得到的陶瓷基体放入坩埚中，盖严盖子，再放入模具中后置于真空热压 烧结炉内进行烧结，真空度为〇. 70-0.85Pa，温度为1100-1200 °C，保温时间为50-70分钟； 步骤8:冷却后取出，进行超声清洗后烘干即得。5. 根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤1 中搅拌时间为3-4分钟，振荡时间为35-45分钟。6. 根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤2 中振荡时间为15分钟。7. 根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤3 中混料时间为23.5-24.5小时。8. 根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤5 中第一次升温速度为〇 . 6-0.7 °C/min，第一次保温时间为85分钟，第二次升温速度为5.5-6.5°(：/11^11第三次升温速度为9.5-10.5°(：/1^11，升温至1650°(：，保温时间为2小时。9. 根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤6 中转速为1500r/min，分散时间为4分钟。10. 根据权利要求4所述的一种金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤
【文档编号】C22C29/00GK106011578SQ201610295245
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】陈昌
【申请人】陈昌