一种金属陶瓷复合体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属陶瓷复合材料领域，尤其设及一种金属陶瓷复合体及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 金属-陶瓷复合耐磨材料主要应用于冶金、建材、矿山、耐火材料及电力等领域物 料破碎及研磨装备中的耐磨件，如漉套、衬板、磨环、磨盘等，是为了满足更高的耐磨性要求 而研制开发的，金属-陶瓷复合体的性能取决于金属的性能、陶瓷的性能及两者的结合强 度。金属-陶瓷复合体优良的性能使其在很多领域中得到应用。例如，现有研究也用来制 备同时具有陶瓷或整体镜面效果和金属哑光效果的金属装饰陶瓷制品，具有良好的耐磨性 使其应用广泛。
[0003] 目前陶瓷-金属复合体的制备方法主要有粉末冶金、共喷射沉积、揽拌混合、挤压 铸造、原位生成等。目前的陶瓷-金属复合体制作工艺复杂、成本较高，复合体中陶瓷的位 置及体积分数较难控制，陶瓷的分布不均匀，并且复合体中陶瓷和金属的体积比W及陶瓷 的分布情况均不能很好的保证材料良好的综合性能和耐磨性能。因此有人提出先对氧化 错-氧化侣复相蜂窝陶瓷进行预处理和表面活化处理，后固定于铸型中，然后采用铸造工 艺诱注高溫钢铁金属液的方法，但该方法制得的复合体内部会存在气孔，影响复合体的外 观，无法用于制作外观件。一般金属装饰的陶瓷制品采用PVD(物理气相沉积法）工艺沉 积金属来制备，但得到的金属层非常薄，与陶瓷基体的结合力不高，制备的金属装饰容易磨 损，不仅良品率低，而且应用受限。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有的金属陶瓷复合体中，金属件硬度低，并 且与陶瓷基体结合力弱，外观性能差的问题，提供一种金属陶瓷复合体。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006] 提供一种金属陶瓷复合体，包括陶瓷基体和金属件；所述陶瓷基体表面具有凹槽， 所述金属件填充于所述凹槽内；所述金属件包括非晶合金和位于非晶合金内的增强材料， 所述增强材料选自W、Mo、Ni、化、不诱钢、WC、TiC、SiC、ZrC或Zr〇2中的一种或多种。
[0007] 同时，本发明还提供了一种金属陶瓷复合体的制备方法，包括：
[0008] S1、提供陶瓷基体，所述陶瓷基体表面具有凹槽；
[0009] S2、在所述凹槽中填充增强颗粒，然后在保护气氛中于1000°C -1200°c下烧结，在 凹槽中形成骨架状增强材料；所述增强颗粒选自W、Mo、Ni、化、不诱钢、WC、TiC、SiC、ZrC或 Zr〇2中的一种或多种；
[0010] S3、在填充有增强材料的凹槽中烙渗非晶合金的烙液，冷却后得到金属陶瓷复合 体。
[0011] 本发明提供的金属陶瓷复合体中，金属件与陶瓷基体的结合力大于50MPa(剪切 强度），结合力强；并且金属件表面硬度大（大于500HV)，不易磨损，同时具有良好耐腐蚀性 能。另外，该金属陶瓷复合体无气孔等缺陷，外观完美，能实现陶瓷镜面效果和金属哑光效 果。
[0012] 同时，上述金属陶瓷复合体具有优异的抗冷热冲击性能。
【具体实施方式】
[0013] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，W下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0014] 本发明提供的金属陶瓷复合体包括陶瓷基体和金属件；所述陶瓷基体表面具有凹 槽，所述金属件填充于所述凹槽内；所述金属件包括非晶合金和位于非晶合金内的增强材 料，所述增强材料选自W、Mo、Ni、化、不诱钢、WC、TiC、SiC、ZrC或Zr〇2中的一种或多种。
[0015] 根据本发明，上述金属陶瓷复合体中，陶瓷基体为主体。具体的，该陶瓷基体在本 发明中没有特殊限制，可W为本领域技术人员公知的各种陶瓷基体。本发明中，优选情况 下，采用热膨胀系数为7-10 X 10 6κ 1的陶瓷基体。本发明中进一步优选采用氧化错陶瓷作 为陶瓷基体。采用氧化错陶瓷作为陶瓷基体不仅可与增强材料更好的结合，并且其初性较 高，利于进一步优化金属陶瓷复合体的性能。
[0016] 本发明中，上述陶瓷基体表面具有凹槽。该凹槽用于容纳金属件。通常，该凹槽所 在区域面积较小，凹槽形成的纹路图案可作为装饰或标志。金属件填充于该凹槽内，形成特 定的图案，并在颜色、光泽上替代陶瓷，显示陶瓷镜面效果和金属哑光效果，外观完美。
[0017] 上述凹槽的尺寸可在较大范围内变动，本领域技术人员可根据实际需要进行调 整。为提供优异的结合力和抗冷热冲击性能，优选情况下，所述凹槽深度大于0. 1mm。
[0018] 根据本发明，上述金属陶瓷复合体中，金属件填充于陶瓷基体表面的凹槽内，起到 装饰效果。对于该金属件，具体包括非晶合金和位于非晶合金内的增强材料。
[0019] 对于上述非晶合金，优选采用热膨胀系数为9-15X10嗦1的非晶合金。本发明中， 具体可采用现有技术中公知的错基非晶合金。
[0020] 上述非晶合金可作为粘结剂，大大提高金属件与陶瓷基体之间的结合力。并且，本 发明意外发现包括非晶合金和增强材料的金属件与陶瓷基体之间的结合力远高于单纯的 非晶合金与陶瓷基体之间的结合力。并且金属件的强度和硬度较单纯的非晶合金也有明显 提高。尤其是在陶瓷基体为氧化错陶瓷的基础上，采用错基非晶合金利于进一步提高金属 件与陶瓷基体之间的结合力和抗冷热冲击性能。
[0021] 本发明中，上述增强材料位于非晶合金内。增强材料具体选自W、Mo、Ni、化、不诱 钢、WC、TiC、SiC、ZrC或Zr〇2中的一种或多种。
[0022] 本发明所采用的增强材料的烙点（例如W的烙点为3410°C，Mo的烙点为2610°C ) 均比常规的非晶合金高，利于制备过程中非晶合金与增强材料的有效结合。尤其是在非晶 合金为错基非晶合金时，例如W、Mo等材料与错基非晶合金具有良好的润湿性，进一步利于 非晶合金与增强材料的有效结合。
[0023] 并且，上述增强材料位于非晶合金内，在制备过程中可有效避免非晶合金（尤其 是错基非晶合金）大面积的成片出现，从而可避免金属件内部孔桐的出现，使其外观品质 更高，更适合作为金属装饰的外观件等，应用更广泛。
[0024] 根据本发明，优选情况下，所述增强材料的热膨胀系数为3-10X 10 6Κ 1。尤其是在 上述陶瓷基体的热膨胀系数为7-10Χ 10 6Κ 1、非晶合金的热膨胀系数为9-15Χ 10 6Κ 1的情 况下，采用热膨胀系数为3-10X 10 6Κ 1的增强材料与上述非晶合金复合得到金属件的热膨 胀系数与陶瓷基体的热膨胀系数更接近，可有效避免陶瓷基体与金属件的热失配，提高金 属陶瓷复合体的抗冷热冲击性能。
[00巧]对于上述增强材料，可W各种形态存在于非金合金内，本发明中，所述增强材料为 具有孔隙的骨架，所述非晶合金填充于所述孔隙内。
[00%] 上述金属件中，非晶合金与增强材料的相对量可W在较大范围内变动，本发明没 有特殊限定，优选情况下，所述金属件中，W金属件总体积为基准，所述增强材料的体积百 分含量为50-80%。
[0027] 本发明同时提供了一种金属陶瓷复合体的制备方法，包括：
[0028] S1、提供陶瓷基体，所述陶瓷基体表面具有凹槽；
[0029] S2、在所述凹槽中填充增强颗粒，然后在保护气氛中于1000°C -1200°C下烧结，在 凹槽中形成骨架状增强材料；所述增强颗粒选自W、Mo、Ni、化、不诱钢、WC、TiC、SiC、ZrC或 Zr〇2中的一种或多种；
[0030] S3、在填充有增强材料的凹槽中烙渗非晶合金的烙液，冷却后得到金属陶瓷复合 体。
[0031] 如前所述，上述获得的陶瓷基体的热膨胀系数优选为7-10X10嗦1。具体的，上述 陶瓷基体优选采用氧化错陶瓷。
[0032] 根据本发明，用于制备金属陶瓷复合体的陶瓷基体表