一种复合金属陶瓷材料的制作方法

文档序号:12053797阅读:229来源:国知局
本发明涉及一种陶瓷材料,具体是一种复合金属陶瓷材料。
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、燃烧室的火焰喷口等地方。根据各组成相所占百分比不同,金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类。金属基金属陶瓷通常具有高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好等特点,因此常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。陶瓷基金属陶瓷主要可以细分为以下几种类型:氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、氮化物基金属陶、硼化物基金属陶瓷、硅化物基金属陶瓷。随着人们对金属陶瓷的重视程度越来越高,人们对金属陶瓷的要求也越来越高,现有的金属陶瓷存在原料不易得、制备成本高昂、工艺条件高的弊端也越来越凸显,已经不能满足人们的需要。因此,本发明提供一种复合金属陶瓷材料,具有原料易得、制备成本较低、工艺条件低的优点,能更好的满足人们的需要。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种复合金属陶瓷材料,以解决上述
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中提出的问题。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种复合金属陶瓷材料,由以下重量份数的原料组成:二氧化硅10-20份、无水硫酸铜2-5份、碳化硅2-8份、高岭土5-10份、石英砂1-5份、二氧化钨5-10份、三氧化二锑2-5份、硫酸钍1-5份、硝酸锗1-3份、溴化镧2-5份、硅酸铝镁5-10份、碳酸钙1-5份、硅酸钠5-10份、粉煤灰2-5份、正钒酸钇1-5份。作为本发明进一步的方案:由以下重量份数的原料组成:二氧化硅15份、无水硫酸铜4份、碳化硅6份、高岭土7份、石英砂3份、二氧化钨7份、三氧化二锑3份、硫酸钍4份、硝酸锗2份、溴化镧3份、硅酸铝镁7份、碳酸钙4份、硅酸钠7份、粉煤灰4份、正钒酸钇3份。一种复合金属陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:(1)按照上述配方称取二氧化硅、无水硫酸铜、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、粉煤灰、正钒酸钇,备用;(2)将二氧化硅、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑和粉煤灰混合,在球磨机中采用湿法球磨1-2h;(3)将无水硫酸铜、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、正钒酸钇混合后加入到上步所得物中;(4)将上步所得物装入100-200℃的模具中,压制成所需要形状的胚料;(5)将上述胚料进行电场激活热压辅助烧结,所述的烧结在氮气保护气氛下真空烧结,所述的真空度<10Pa,预热10-30min,预热温度100-200℃;然后进行烧结,烧结温度为300℃-550℃,烧结时间为20-50min分钟,烧结后随炉冷却出炉、脱模,即得成品。作为本发明再进一步的方案:所述步骤(2)将二氧化硅、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑和粉煤灰混合,在球磨机中采用湿法球磨1.5h。作为本发明再进一步的方案:所述步骤(4)将上步所得物装入150℃的模具中,压制成所需要形状的胚料。作为本发明再进一步的方案:所述步骤(5)将上述胚料进行电场激活热压辅助烧结,所述的烧结在氮气保护气氛下真空烧结,所述的真空度<10Pa,预热20min,预热温度180℃;然后进行烧结,烧结温度为500℃,烧结时间为30min分钟,烧结后随炉冷却出炉、脱模,即得成品。与现有技术相比,本发明的有益效果是:该复合金属陶瓷材料具有较好的耐高温性能、抗弯强度、韧性;具有原料易得、制备成本较低、工艺条件低的优点,能更好的满足人们的需要;材料组织致密,具有较高的耐腐蚀性能,具有十分重要的工程应用价值;另外,该高性能耐磨复合金属陶瓷材料还具有耐磨性能好、透气性好、节约能源的优点。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种复合金属陶瓷材料,由以下重量份数的原料组成:二氧化硅10份、无水硫酸铜2份、碳化硅2份、高岭土5份、石英砂1份、二氧化钨5份、三氧化二锑2份、硫酸钍1份、硝酸锗1份、溴化镧2份、硅酸铝镁5份、碳酸钙1份、硅酸钠5份、粉煤灰2份、正钒酸钇1份。一种复合金属陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:(1)按照上述配方称取二氧化硅、无水硫酸铜、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、粉煤灰、正钒酸钇,备用;(2)将二氧化硅、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑和粉煤灰混合,在球磨机中采用湿法球磨1h;(3)将无水硫酸铜、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、正钒酸钇混合后加入到上步所得物中;(4)将上步所得物装入100℃的模具中,压制成所需要形状的胚料;(5)将上述胚料进行电场激活热压辅助烧结,所述的烧结在氮气保护气氛下真空烧结,所述的真空度<10Pa,预热10min,预热温度100℃;然后进行烧结,烧结温度为300℃℃,烧结时间为20min分钟,烧结后随炉冷却出炉、脱模,即得成品。实施例2一种复合金属陶瓷材料,由以下重量份数的原料组成:二氧化硅20份、无水硫酸铜5份、碳化硅8份、高岭土10份、石英砂5份、二氧化钨10份、三氧化二锑5份、硫酸钍5份、硝酸锗3份、溴化镧5份、硅酸铝镁10份、碳酸钙5份、硅酸钠10份、粉煤灰5份、正钒酸钇5份。一种复合金属陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:(1)按照上述配方称取二氧化硅、无水硫酸铜、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、粉煤灰、正钒酸钇,备用;(2)将二氧化硅、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑和粉煤灰混合,在球磨机中采用湿法球磨2h;(3)将无水硫酸铜、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、正钒酸钇混合后加入到上步所得物中;(4)将上步所得物装入200℃的模具中,压制成所需要形状的胚料;(5)将上述胚料进行电场激活热压辅助烧结,所述的烧结在氮气保护气氛下真空烧结,所述的真空度<10Pa,预热30min,预热温度200℃;然后进行烧结,烧结温度为550℃,烧结时间为50min分钟,烧结后随炉冷却出炉、脱模,即得成品。实施例3一种复合金属陶瓷材料,由以下重量份数的原料组成:二氧化硅15份、无水硫酸铜4份、碳化硅6份、高岭土7份、石英砂3份、二氧化钨7份、三氧化二锑3份、硫酸钍4份、硝酸锗2份、溴化镧3份、硅酸铝镁7份、碳酸钙4份、硅酸钠7份、粉煤灰4份、正钒酸钇3份。一种复合金属陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:(1)按照上述配方称取二氧化硅、无水硫酸铜、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、粉煤灰、正钒酸钇,备用;(2)将二氧化硅、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑和粉煤灰混合,在球磨机中采用湿法球磨1.5h;(3)将无水硫酸铜、硫酸钍、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、正钒酸钇混合后加入到上步所得物中;(4)将上步所得物装入150℃的模具中,压制成所需要形状的胚料;(5)将上述胚料进行电场激活热压辅助烧结,所述的烧结在氮气保护气氛下真空烧结,所述的真空度<10Pa,预热20min,预热温度180℃;然后进行烧结,烧结温度为500℃,烧结时间为30min分钟,烧结后随炉冷却出炉、脱模,即得成品。对比例1一种复合金属陶瓷材料,由以下重量份数的原料组成:二氧化硅15份、无水硫酸铜4份、碳化硅6份、高岭土7份、石英砂3份、二氧化钨7份、三氧化二锑3份、硝酸锗2份、溴化镧3份、硅酸铝镁7份、碳酸钙4份、硅酸钠7份、粉煤灰4份、正钒酸钇3份。一种复合金属陶瓷材料的制备方法,具体步骤为:(1)按照上述配方称取二氧化硅、无水硫酸铜、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、粉煤灰、正钒酸钇,备用;(2)将二氧化硅、碳化硅、高岭土、石英砂、二氧化钨、三氧化二锑和粉煤灰混合,在球磨机中采用湿法球磨1.5h;(3)将无水硫酸铜、硝酸锗、溴化镧、硅酸铝镁、碳酸钙、硅酸钠、正钒酸钇混合后加入到上步所得物中;(4)将上步所得物装入150℃的模具中,压制成所需要形状的胚料;(5)将上述胚料进行电场激活热压辅助烧结,所述的烧结在氮气保护气氛下真空烧结,所述的真空度<10Pa,预热20min,预热温度180℃;然后进行烧结,烧结温度为500℃,烧结时间为30min分钟,烧结后随炉冷却出炉、脱模,即得成品。对比例1中未添加硫酸钍。对实施例1-3和对比例1进行性能测试,性能测试结果如表1:其中,对比例1中未添加硫酸钍。表1实施例1-3和对比例1制备的复合金属陶瓷材料的性能项目高温耐热温度/℃高温耐热时间/h抗弯强度/MPa韧性评价/KIC实施例136546686016实施例234556595896实施例336796976146对比例118682632152由上表可以看出,实施例1-3的复合金属陶瓷材料具有较好的耐高温性能、抗弯强度、韧性,对比例1的耐高温性能、抗弯强度、韧性则明显低于实施例1-3。因此可以得出,该耐磨复合金属陶瓷材料通过添加硫酸钍可以有效提高该复合金属陶瓷材料的耐高温性能、抗弯强度、韧性。该复合金属陶瓷材料具有较好的耐高温性能、抗弯强度、韧性;具有原料易得、制备成本较低、工艺条件低的优点,能更好的满足人们的需要;材料组织致密,具有较高的耐腐蚀性能,具有十分重要的工程应用价值;另外,该高性能耐磨复合金属陶瓷材料还具有耐磨性能好、透气性好、节约能源的优点。上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。当前第1页1 2 3 
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