一种金属陶瓷表面处理方法
【专利摘要】一种金属陶瓷表面处理方法，其特征在于：将陶瓷坯体置于充满碳源气体的真空容器中，在大于或等于陶瓷烧结温度，真空度9-2-10-2MPa的条件下，进行渗碳处理，保温2-4小时后取出陶瓷制品，渗碳完毕。本发明的优点在于：通过高纯度的碳源在高于陶瓷烧结温度的真空状态下，将碳源渗入到陶瓷坯体内，渗碳效果要由于一般的渗碳效果，而且操作简便。
【专利说明】一种金属陶瓷表面处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种金属陶瓷性能改进的方法，具体涉及一种采用渗碳技术改善金属陶瓷某些方面性能的方法，属陶瓷【技术领域】，尤其适合碳化物基金属陶瓷制品的性能改进。
[0002]【背景技术】:
金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。由于金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性，所以现在应用金属陶瓷的地方越来越多。但是金属陶瓷在使用中发现，表面的性能仍不是很好，尤其是金属陶瓷表面的由于缺少金属粘结相容易导致表面的耐磨性能下降，从而影响使用寿命。
[0003]近来也有不少提出对金属陶瓷表面进行改性处理的方法，但是都是十分复杂的工艺方法，虽说能改变金属陶瓷表面性能，但却导致制作成本大幅上升，因此很有必要对此加以改进。
[0004]通过专利检索没有直接与本发明相同的技术报道，发现有类似的专利文献报道，与本发明相关的主要有以下几个:
1、专利号为CN03106543.0，名称为“非渗碳法碳化陶瓷材料制造方法”的发明专利，该专利公开了一种通过用渗碳技术生产复合材料体，例如ZrB2-ZrC-Zr复合体的新方法。此夕卜，本发明涉及按该方法制备的新产品。通过将所述残余金属暴露在渗碳环境下，新方法改善了存留在复合体中的残余母材
2、专利号为CN88108773.4，名称为“采用渗碳工艺改进陶瓷复合材料体的方法及制品”的发明专利，该专利公开了一种非渗碳法碳化陶瓷材料制造方法吗，提出以陶土、瓷土或其他岩性材料经粉碎后作为碳化陶瓷的基料，均匀加入基料总量的0.5?80%非气化挥发性含碳有机化合物或工业亲水性碳粉，然后粉碎加水制成坯件，将完全干燥的坯件；装入底部盛放有除氧剂和坯件支架的匣体中，匣体底部中间开有进出气小孔，孔上为除氧剂所覆盖，再将匣体放入窑烧制
3、专利号为CN94119863.4，名称为“陶瓷滑动材料的渗碳方法”的发明专利，该专利公开了一种陶瓷材料的渗碳方法。将陶瓷(A1203、Zr02或氧化物系列)浸入HF溶液，以便对其进行深入到0.01 μπι?100 μm的表面处理。将经过上述表面处理的陶瓷材料放入石英管中，再转入渗碳炉中。然后注入硅氧烷和轻石油，加热和冷却。然后进行树脂处理、洗涤和干燥，得到碳浸渗入0.01 μ m?100 μ m的渗碳滑动材料。这样，渗碳在简单方式下进行，可使滑动材料诸如A1203等具有改善的摩擦系数和其它改善的性能。
[0005]上述这些专利虽然都提出了陶瓷渗碳的一些方法，但通过仔细分析，发现还是存在一些不足；主要是在渗碳的效果和均匀性不是十分理想，以及渗碳过程比较复杂，尤其是如何在金属陶瓷表面进行渗碳处理，提高表面强度仍需要进一步加以改进。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现在金属陶瓷渗碳所存在的一些问题，提出一种渗碳效果好，且操作简便的陶瓷渗碳方法，该方法可以进一步提高渗碳效果，提高渗碳的简便性。
[0007]根据本发明的发明目的所提出的技术方案是:一种金属陶瓷表面处理方法，将陶瓷坯体置于充满碳源气体的真空容器中，在大于或等于陶瓷烧结温度，真空度9-2-10_2MPa的条件下，进行渗碳处理，保温2-4小时后取出陶瓷制品，渗碳完毕。
[0008]进一步地，所述的碳源是9999.9%高纯度碳源；是甲磺气体和碳纤维棉混合在一起制成的；
进一步地，所述的碳源气体浓度为碳源占气体的容积的40-60% ;
进一步地，所述的大于或等于陶瓷烧结温度是1400-1600°C ;
进一步地，所述的碳源气体在真空容器内是流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动。
[0009]按照本发明陶瓷渗碳方法的具体步骤描述如下:
第一步(表面处理步骤)
将陶瓷浸入I?55%HF溶液中30?120分钟，对陶瓷表面及体内进行净化处理，使得陶瓷体内的空隙洁净。然后，用水洗陶瓷表面，再置于烘干炉内在温度100?300°C热干燥4小时，制成渗碳陶瓷坯体。
[0010]第二步骤(渗碳步骤)
将渗碳陶瓷坯体置于渗碳真空炉内，在封闭真空炉以后，进行抽真空，使真空度达到9_2-10_2MPa ;并不断向真空炉内注入高纯度碳源，使得真空炉内的碳源含量达到40-60%。然后对真空炉按5?10°C /分钟速率加热，当温度达到1400-1600°C时，保温2_4小时，并在保温过程中通过循环泵对炉内的气体进行循环流动，所述的碳源气体在真空容器内是流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动。保温结束后，从渗碳炉中取出，以风扇或自然冷却。
[0011 ] 第三步(形成表面保护层的步骤)
将在第二步中经表面处理的渗碳陶瓷再用树脂进行表面处理，用水洗涤。然后在温度200°C下热干燥，从而，得到渗碳到0.01 μπι到100 μm的渗碳材料。
[0012]本发明的优点在于:通过高纯度的碳源在高于陶瓷烧结温度的真空状态下，将碳源渗入到陶瓷坯体内，渗碳效果要优于一般的渗碳效果，而且操作简便，对于改进金属陶瓷尤其是碳化物基金属陶瓷制品的性能是十分有益的。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。
[0014]实施例一
一种金属陶瓷表面处理方法，将陶瓷坯体置于充满碳源气体的真空容器中，在大于或等于陶瓷烧结温度，真空度9-2-10_2MPa的条件下，进行渗碳处理，保温2-4小时后取出陶瓷制品，渗碳完毕。
[0015]进一步地，所述的碳源是9999.9%高纯度碳源；可以是甲磺气体和碳纤维棉混合在一起形成的；
进一步地，所述的碳源气体浓度为碳源占气体的容积的40-60% ; 进一步地，所述的大于或等于陶瓷烧结温度是1400-1600°C ;
进一步地，所述的碳源气体在真空容器内是封闭流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动。
[0016]按照本发明陶瓷渗碳方法的具体步骤描述如下:
第一步(表面处理步骤)
将陶瓷浸入I?55%HF溶液中30?120分钟，对陶瓷表面及体内进行净化处理，使得陶瓷体内的空隙洁净。然后，用水洗陶瓷表面，再置于烘干炉内在温度100?300°C热干燥4小时，制成渗碳陶瓷坯体。
[0017]第二步骤(渗碳步骤)
将渗碳陶瓷坯体置于渗碳真空炉内，在封闭真空炉以后，进行抽真空，使真空度达到9_2-10_2MPa ;并不断向真空炉内注入高纯度碳源，使得真空炉内的碳源含量达到40-60%。然后对真空炉按5?10°C /分钟速率加热，当温度达到1400-1600°C时，保温2_4小时，并在保温过程中通过循环泵对炉内的气体进行循环流动，所述的碳源气体在真空容器内是流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动。保温结束后，从渗碳炉中取出，以风扇或自然冷却。
[0018]第三步(形成表面保护层的步骤)
将在第二步中经表面处理的渗碳陶瓷再用树脂进行表面处理，用水洗涤。然后在温度200°C下热干燥，从而，得到渗碳到0.01 μπι到100 μm的渗碳材料。
[0019]本实施例的还体烧结升温制度为:
室温一 1400-1600 °C，升温速率220 °C /小时 1400-1600°C保温 2-4 小时。
[0020]实施例二
一种金属陶瓷表面处理方法，将陶瓷坯体置于充满碳源气体的真空容器中，在大于或等于陶瓷烧结温度，真空度9_2-9.5_2MPa的条件下，进行渗碳处理，保温3小时后取出陶瓷制品，渗碳完毕。
[0021]进一步地，所述的碳源是9999.9%高纯度碳源；可以是甲磺气体和碳纤维棉混合在一起形成的；
进一步地，所述的碳源气体浓度为碳源占气体的容积的50-60% ；
进一步地，所述的大于或等于陶瓷烧结温度是1500-1600°C ;
进一步地，所述的碳源气体在真空容器内是流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动。
[0022]按照本发明陶瓷渗碳方法的具体步骤描述如下:
第一步(表面处理步骤)
将陶瓷浸入I?55%HF溶液中30?120分钟，对陶瓷表面及体内进行净化处理，使得陶瓷体内的空隙洁净。然后，用水洗陶瓷表面，再置于烘干炉内在温度100?300°C热干燥4小时，制成渗碳陶瓷坯体。
[0023]第二步骤(渗碳步骤)
将渗碳陶瓷坯体置于渗碳真空炉内，在封闭真空炉以后，进行抽真空，使真空度达到9_2-9.5_2MPa ;并不断向真空炉内注入高纯度碳源，使得真空炉内的碳源含量达到50_60%。然后对真空炉按5?10°C /分钟速率加热，当温度达到1500-1600°C时，保温2_4小时，并在保温过程中通过循环泵对炉内的气体进行循环流动，所述的碳源气体在真空容器内是流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动。保温结束后，从渗碳炉中取出，以风扇或自然冷却。
[0024]第三步(形成表面保护层的步骤)
将在第二步中经表面处理的渗碳陶瓷再用树脂进行表面处理，用水洗涤。然后在温度200°C下热干燥，从而，得到渗碳到0.01 μπι到100 μm的渗碳材料。
[0025]本发明的优点在于:通过高纯度的碳源在高于陶瓷烧结温度的真空状态下，将碳源渗入到陶瓷坯体内，渗碳效果要优于一般的渗碳效果，而且操作简便，对于改进陶瓷尤其是金属陶瓷制品的性能是十分有益的。
【权利要求】
1.一种金属陶瓷表面处理方法，其特征在于:将陶瓷坯体置于充满碳源气体的真空容器中，在大于或等于陶瓷烧结温度，真空度9-2-10_2MPa的条件下，进行渗碳处理，保温2-4小时后取出陶瓷制品，渗碳完毕。
2.如权利要求1所述的一种金属陶瓷表面处理方法，其特征在于:所述的碳源是9999.9%高纯度碳源；可以是甲磺气体和碳纤维棉混合在一起形成的。
3.如权利要求1所述的一种金属陶瓷表面处理方法，其特征在于:所述的碳源气体浓度为碳源占气体的容积的40-60%。
4.如权利要求1所述的一种金属陶瓷表面处理方法，其特征在于:所述的大于或等于陶瓷烧结温度是1400-1600°C。
5.如权利要求1所述的一种金属陶瓷表面处理方法，其特征在于:所述的碳源气体在真空容器内是流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动。
6.如权利要求1所述的一种金属陶瓷表面处理方法，其特征在于:本发明陶瓷渗碳方法的具体步骤如下: 第一步，表面处理步骤) 将陶瓷浸入I?55%HF溶液中30?120分钟，对陶瓷表面及体内进行净化处理，使得陶瓷体内的空隙洁净； 然后，用水洗陶瓷表面，再置于烘干炉内在温度100?300°C热干燥4小时，制成渗碳陶瓷坯体； 第二步骤，渗碳步骤 将渗碳陶瓷坯体置于渗碳真空炉内，在封闭真空炉以后，进行抽真空，使真空度达到9_2-10_2MPa ;并不断向真空炉内注入高纯度碳源，使得真空炉内的碳源含量达到40-60% ； 然后对真空炉按5?10°C /分钟速率加热，当温度达到1400-1600°C时，保温2-4小时，并在保温过程中通过循环泵对炉内的气体进行循环流动，所述的碳源气体在真空容器内是流动的，并通过循环管道一边进气，一边出气，在真空炉内循环流动；保温结束后，从渗碳炉中取出，以风扇或自然冷却； 第三步，形成表面保护层的步骤 将在第二步中经表面处理的渗碳陶瓷再用树脂进行表面处理，用水洗涤；然后在温度200°C下热干燥，从而，得到渗碳到0.01 μπι到100 μm的渗碳材料。
【文档编号】C04B41/85GK104496548SQ201410824967
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月27日 优先权日:2014年12月27日
【发明者】余翔, 荆桂敏 申请人:株洲茂翔硬质合金有限公司