基金属陶瓷的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属陶瓷的制备技术，特别涉及一种由硬质相(体积百分数约为60% -80% )和粘结相组成的金属陶瓷制备方法。
【背景技术】
[0002]Mo2NiB2基金属陶瓷(由硬质相Mo 2NiB#P粘结相Ni组成，其中硬质相体积百分数一般控制在60% -80%之间)具有优异的综合性能，在耐磨、耐蚀等领域具有广泛的应用前景，如可用在高硬、耐磨蚀切割刀具、钻头、采矿机械等领域。与传统用Wo-WC硬质合金相比，Mo2NiB2基金属陶瓷具有明显的性价比优势，因此，被认为是Wo-WC硬质合金的非常合适的替代材料。Mo2NiB2基金属陶瓷在日本作为耐磨耐蚀部件，已成功应用在注射成型机、铜的热挤压模、海水泵轴承等领域，而我国主要集中在如何将Mo2NiBJt为硬质涂层在钢基体方面，以及如何提高其性能方面也有诸多报道。目前主要是由于Mo2NiB2基金属陶瓷制备成本较高、生产周期较长、性能还不能达到国外如日本的水平，因此，严重制约了其推广应用。
[0003]近年来，在国外如日本东洋钢钣株式会社的研宄人员提出了一种“反应硼化烧结”的方法，即以二元硼化物(如MoB、NiB、Ni2B等)和金属粉体制备出了 Mo2NiB2基金属陶瓷。该方法所采用的二元硼化物价格均较高，若能找到一种价格较低的硼化物来取代这几种化合物，显然对降低生产成本具有重要意义。
[0004]中国专利CN102191393A提出了一种采用Mo粉、Ni粉和B粉通过球磨混粉且成浆(加入无水乙醇或丙酮作为分散剂)，且通过干燥处理后在1150-1600°C下烧结而成的方法，明显制备过程较长。还有，该方法由于采用三组分金属粉体进行混合，显然对粉体的混匀性要求较高，否则烧结而成Mo2NiB2基金属陶瓷组织不均匀无法满足其性能要求，另外，该方法烧结温度较高，无疑会增加生产成本，限制其推广应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种生产周期短且工艺较简单的制备Mo2NiB2基金属陶瓷的方法。
[0006]为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0007]一种Mo2NiB2S金属陶瓷的制备工艺，其特征在于，包括下述步骤:
[0008](I)选用纯度不低于99 %的Ni3B4粉和Mo粉为原料，按重量比Ni 3B4:Mo =(0.2-0.6): (0.8-0.4)，称重后装入球磨罐中并抽真空及充氩气；
[0009](2)将球磨罐放入球磨机球磨时间3-7小时，取出混合粉体充填到金属模具中，在10-30MPa下模压成型；
[0010](3)将模压成型的坯体放入真空烧结炉中进行无压烧结，真空度为KT1Pa,烧结温度为710°C?1130°C，不作保温处理，随炉冷却，得到Mo2NiB2基金属陶瓷。
[0011]上述工艺中，所述Ni3B4粉和Mo粉的粒度均彡300 μ m。所述真空球磨的真空度为1-1Pa0所述无压烧结的升温速度为30°C -50°C /分钟。
[0012]本发明制备Mo2NiB2金属陶瓷的工艺过程简单，成本低廉；所制备的Mo2NiB2基金属陶瓷主要力学性能指标良好(最高抗弯强度达1870MPa，最高硬度达88.1HRA)。可以用于磨损、腐蚀和磨蚀交互作用的严酷工况。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例3所制得的Mo2NiB2基金属陶瓷断口形貌SEM照片。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
[0015]首先，原材料选择Ni3B4粉(纯度和粒度分别为:99%和300 μ m)和Mo粉(纯度和粒度分别为:99%和300 μ m)，重量比控制在0.25:0.75，没有加入过程控制剂，称重后装入不锈钢球磨罐中并进行抽真空(真空度为I(T1Pa)并充氩气。
[0016]然后，将球磨罐放入球磨机中开机转动，在球磨时间3小时，球磨完成之后随罐体一同冷却至室温，打开罐体将Ni3B4粉和Mo粉混合体充填到金属模具中，在1MPa下模压成型。
[0017]最后，将模压成型坯体放入石墨模具中并一同放入烧结炉中进行烧结，烧结是在真空烧结炉中进行无压烧结，烧结时真空度为KT1Pa ;烧结炉的升温速度为:30°C /分钟；烧结温度为:710°C，烧结完毕后随烧结炉一同冷却。取出烧结体即为Mo2NiB2基金属陶瓷，对其进行性能测试，抗弯强度达1321MPa，硬度为84.3HRA。烧结工序由于属于液相反应烧结，所以无需进行保温处理，若再进行保温处理，Mo2NiB2晶粒会明显长大从而恶化金属陶瓷性能。
[0018]实施例2
[0019]工艺过程基本同实施例1，但工艺参数有所不同！Ni3B4粉粒度为150 μπι ;Mo粉粒度为150 μ m，重量比控制在0.5:0.5。
[0020]球磨时间7小时；模压成型压力30MPa。
[0021]无压烧结升温速度为50°C /分钟；烧结温度1130°C。本实施例制备的Mo2NiB2S金属陶瓷抗弯强度达1870MPa，硬度为87.2HRA。
[0022]实施例3
[0023]工艺过程基本同实施例1，但工艺参数有所不同！Ni3B4粉粒度为250 μπι ;Mo粉粒度为100 μ m，重量比控制在0.4:0.6。
[0024]球磨时间5小时；模压成型压力20MPa。
[0025]无压烧结升温速度为40 °C /分钟；烧结温度1050 °C。本实施例制备的Mo2NiB2S金属陶瓷抗弯强度达1546MPa，硬度为88.1HRA。其断口形貌SEM照片如图1所示。从图中可看出，1102祖82与粘结相Ni之间结合良好，且部分Mo 2NiB-aB界呈近球形状，对于降低应力集中现象是有益的，从而可提高其强度和韧性指标。
【主权项】
1.一种Mo 2附132基金属陶瓷的制备工艺，其特征在于，包括下述步骤: (1)选用纯度不低于99%的Ni3B4粉和Mo粉为原料，按重量比Ni3B4:Mo = (0.2-0.6):(0.8-0.4)，称重后装入球磨罐中并抽真空及充氩气； (2)将球磨罐放入球磨机球磨时间3-7小时，取出混合粉体充填到金属模具中，在10-30MPa下模压成型； (3)将模压成型的坯体放入真空烧结炉中进行无压烧结，真空度为KT1Pa,烧结温度为710°C?1130°C，不作保温处理，随炉冷却，得到Mo2NiB2基金属陶瓷。
2.如权利要求1所述的Mo2NiB2基金属陶瓷的制备工艺，其特征在于，所述Ni 3B4粉和Mo粉的粒度均< 300 μ m。
3.如权利要求1所述的Mo2NiB2S金属陶瓷的制备工艺，其特征在于，所述真空球磨的真空度为KT1Pac
4.如权利要求1所述的Mo2NiB2S金属陶瓷的制备工艺，其特征在于，所述无压烧结的升温速度为30°C -50°C /分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种Mo2NiB2基金属陶瓷的制备工艺，首先选择高纯Ni3B4粉和Mo粉为原料，重量比控制在(0.2-0.6)∶(0.8-0.4)，称重后真空球磨3-7小时，然后将混合粉体充填到金属模具中模压成型，最后，将模压成型坯体放入石墨模具于真空烧结炉中进行无压烧结，烧结温度为710℃～1130℃，无需进行保温处理，烧结完毕后随烧结炉一同冷却。本发明工艺过程简单，所制备的Mo2NiB2金属陶瓷主要力学性能指标良好，可以用于磨损、腐蚀和磨蚀交互作用的严酷工况。
【IPC分类】C22C29-14, C22C1-05
【公开号】CN104532041
【申请号】CN201410771735
【发明人】皇志富, 张磊, 邢建东, 高义民
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月12日