CN106119660A - 一种陶瓷金属材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁5‑10份、氧化铝10‑15份、纳米二氧化硅6‑10份、高岭土80‑120份、石英砂80‑100份、氧化锌4‑8份、锆石30‑50份、氮化硅4‑8份、氮化铝4‑6份、三氧化钼5‑10份、镁4‑8份、羟基磷灰石15‑25份、石蜡10‑14份、钛10‑15份、硼氢化锂10‑14份、硼氢化钾4‑8份、三乙酰氧基硼氢化钠3‑5份、聚苯乙烯颗粒30‑40份。本发明的组分合理，比例协调，制成的陶瓷金属材料性能优良，稳定性好，具有优异的耐高温、耐腐蚀以及防水等性能，应用于多种领域，而且本发明润湿性能好，降低材料的脆弱性，有效的增强材料的强度。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种陶瓷金属材料。
背景技术
磨损是预制件产生失效的一种最基本的类型，目前普遍存在于冶金，矿山、火电、机械、水泥、煤矿等许多行业。这造成了原材料的极大浪费和能源的巨大的消耗，据不完全统计，我国每年消耗金属耐磨材料高达500万吨以上。可见提高机械设备及零部件的耐磨性能，可以有效减少能源的消耗，也可以提高劳动生产率。
针对上述情况，有人提出将金属和陶瓷制成复合材料，陶瓷金属复合材料是将陶瓷的高耐磨、高硬度性能和金属材料的韧性结合起来的一种新型复合材料。现在我国使用的金属陶瓷复合材料，主要通过国外进口，我国生产的金属陶瓷复合材料，其性能在现阶段与进口产品相比，还有一定的差距。不论国内还是国外的金属陶瓷复合材料，其主要工艺原理是依靠陶瓷颗粒增强金属材料的方法制造。
目前，研究最多的是以氧化铝，碳化硅，碳化钨陶瓷颗粒为骨料，合金粉末或基体金属粉末为填充剂，选择合适的粘结剂，压制成型，制成预制块，烘干。在真空烧结炉内熔化合金粉末、基体金属粉末，把陶瓷颗粒粘接成多孔的陶瓷预制体。然后再浇铸基体金属液。在浇铸基体金属液时，合金粉末熔化，金属液填充至该合金粉末的孔隙中，这样的预制体是靠粘接剂粘接成型易脆裂、易剥落。孔隙均匀性差，在浇铸基体金属液时，基体金属液渗透不透彻，不均匀，陶瓷颗粒和基体金属液的粘接性较差，从而导致耐磨性能较差，抗冲击性能差。其次，合金粉末价格昂贵，导致制造成本高。
为了改善陶瓷颗粒与基体金属的粘接性，人们想到了在陶瓷颗粒上镀镍(CN101748348A)，然后再烧结的方法，这样的方法镍在高温烧结时易氧化，也使得陶瓷颗粒与金属粘接性变差。不能从根本上解决陶瓷颗粒与基体金属的粘接性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、稳定性好的陶瓷金属材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁5-10份、氧化铝10-15份、纳米二氧化硅6-10份、高岭土80-120份、石英砂80-100份、氧化锌4-8份、锆石30-50份、氮化硅4-8份、氮化铝4-6份、三氧化钼5-10份、镁4-8份、羟基磷灰石15-25份、石蜡10-14份、钛10-15份、硼氢化锂10-14份、硼氢化钾4-8份、三乙酰氧基硼氢化钠3-5份、聚苯乙烯颗粒30-40份。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁6-9份、氧化铝11-14份、纳米二氧化硅7-9份、高岭土90-110份、石英砂85-95份、氧化锌5-7份、锆石35-45份、氮化硅5-7份、氮化铝4.5-5.5份、三氧化钼6-9份、镁5-7份、羟基磷灰石18-22份、石蜡11-13份、钛11-14份、硼氢化锂11-13份、硼氢化钾5-7份、三乙酰氧基硼氢化钠3.5-4.5份、聚苯乙烯颗粒32-38份。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁8份、氧化铝12份、纳米二氧化硅8份、高岭土100份、石英砂90份、氧化锌6份、锆石40份、氮化硅6份、氮化铝5份、三氧化钼8份、镁6份、羟基磷灰石20份、石蜡12份、钛12份、硼氢化锂12份、硼氢化钾6份、三乙酰氧基硼氢化钠4份、聚苯乙烯颗粒35份。
所述陶瓷金属材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将氧化铁、氧化铝、纳米二氧化硅、高岭土、石英砂、氧化锌、锆石、氮化硅、氮化铝、三氧化钼、镁、羟基磷灰石、石蜡、钛、硼氢化锂、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠和聚苯乙烯颗粒混合均匀得到混合物；
(3)在所述混合物的边缘和中间安置一定数量的金属丝网，并放置于700-900℃的炉中；
(4)聚苯乙烯颗粒在高温熔融金属的热作用下汽化，形成孔隙，熔融金属进入孔隙中，将丝网熔化并包覆住陶瓷颗粒；
(5)再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为80-120um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到陶瓷金属材料。
作为本发明再进一步的方案：所述丝网的材质是指低碳钢丝网或不锈钢丝网，其丝径是0.1-1mm之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的组分合理，比例协调，制成的陶瓷金属材料性能优良，稳定性好，具有优异的耐高温、耐腐蚀以及防水等性能，应用于多种领域，而且本发明润湿性能好，降低材料的脆弱性，有效的增强材料的强度。
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
一种陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁5份、氧化铝10份、纳米二氧化硅6份、高岭土80份、石英砂80份、氧化锌4份、锆石30份、氮化硅4份、氮化铝4份、三氧化钼5份、镁4份、羟基磷灰石15份、石蜡10份、钛10份、硼氢化锂10份、硼氢化钾4份、三乙酰氧基硼氢化钠3份、聚苯乙烯颗粒30份。
所述陶瓷金属材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将氧化铁、氧化铝、纳米二氧化硅、高岭土、石英砂、氧化锌、锆石、氮化硅、氮化铝、三氧化钼、镁、羟基磷灰石、石蜡、钛、硼氢化锂、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠和聚苯乙烯颗粒混合均匀得到混合物；
(3)在所述混合物的边缘和中间安置一定数量的金属丝网，并放置于700℃的炉中；所述丝网的材质是指低碳钢丝网或不锈钢丝网，其丝径是0.1mm之间；
(4)聚苯乙烯颗粒在高温熔融金属的热作用下汽化，形成孔隙，熔融金属进入孔隙中，将丝网熔化并包覆住陶瓷颗粒；
(5)再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为80um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到陶瓷金属材料。
实施例2
一种陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁6份、氧化铝11份、纳米二氧化硅7份、高岭土90份、石英砂85份、氧化锌5份、锆石35份、氮化硅5份、氮化铝4.5份、三氧化钼6份、镁5份、羟基磷灰石18份、石蜡11份、钛11份、硼氢化锂11份、硼氢化钾5份、三乙酰氧基硼氢化钠3.5份、聚苯乙烯颗粒32份。
所述陶瓷金属材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将氧化铁、氧化铝、纳米二氧化硅、高岭土、石英砂、氧化锌、锆石、氮化硅、氮化铝、三氧化钼、镁、羟基磷灰石、石蜡、钛、硼氢化锂、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠和聚苯乙烯颗粒混合均匀得到混合物；
(3)在所述混合物的边缘和中间安置一定数量的金属丝网，并放置于750℃的炉中；所述丝网的材质是指低碳钢丝网或不锈钢丝网，其丝径是0.4mm之间；
(4)聚苯乙烯颗粒在高温熔融金属的热作用下汽化，形成孔隙，熔融金属进入孔隙中，将丝网熔化并包覆住陶瓷颗粒；
(5)再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为90um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到陶瓷金属材料。
实施例3
一种陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁8份、氧化铝12份、纳米二氧化硅8份、高岭土100份、石英砂90份、氧化锌6份、锆石40份、氮化硅6份、氮化铝5份、三氧化钼8份、镁6份、羟基磷灰石20份、石蜡12份、钛12份、硼氢化锂12份、硼氢化钾6份、三乙酰氧基硼氢化钠4份、聚苯乙烯颗粒35份。
所述陶瓷金属材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将氧化铁、氧化铝、纳米二氧化硅、高岭土、石英砂、氧化锌、锆石、氮化硅、氮化铝、三氧化钼、镁、羟基磷灰石、石蜡、钛、硼氢化锂、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠和聚苯乙烯颗粒混合均匀得到混合物；
(3)在所述混合物的边缘和中间安置一定数量的金属丝网，并放置于800℃的炉中；所述丝网的材质是指低碳钢丝网或不锈钢丝网，其丝径是0.6mm之间；
(4)聚苯乙烯颗粒在高温熔融金属的热作用下汽化，形成孔隙，熔融金属进入孔隙中，将丝网熔化并包覆住陶瓷颗粒；
(5)再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为100um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到陶瓷金属材料。
实施例4
一种陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁9份、氧化铝14份、纳米二氧化硅9份、高岭土110份、石英砂95份、氧化锌7份、锆石45份、氮化硅7份、氮化铝5.5份、三氧化钼9份、镁7份、羟基磷灰石22份、石蜡13份、钛14份、硼氢化锂13份、硼氢化钾7份、三乙酰氧基硼氢化钠4.5份、聚苯乙烯颗粒38份。
所述陶瓷金属材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将氧化铁、氧化铝、纳米二氧化硅、高岭土、石英砂、氧化锌、锆石、氮化硅、氮化铝、三氧化钼、镁、羟基磷灰石、石蜡、钛、硼氢化锂、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠和聚苯乙烯颗粒混合均匀得到混合物；
(3)在所述混合物的边缘和中间安置一定数量的金属丝网，并放置于850℃的炉中；所述丝网的材质是指低碳钢丝网或不锈钢丝网，其丝径是0.8mm之间；
(4)聚苯乙烯颗粒在高温熔融金属的热作用下汽化，形成孔隙，熔融金属进入孔隙中，将丝网熔化并包覆住陶瓷颗粒；
(5)再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为110um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到陶瓷金属材料。
实施例5
一种陶瓷金属材料，按照重量份的原料包括：氧化铁10份、氧化铝15份、纳米二氧化硅10份、高岭土120份、石英砂100份、氧化锌8份、锆石50份、氮化硅8份、氮化铝6份、三氧化钼10份、镁8份、羟基磷灰石25份、石蜡14份、钛15份、硼氢化锂14份、硼氢化钾8份、三乙酰氧基硼氢化钠5份、聚苯乙烯颗粒40份。
所述陶瓷金属材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将氧化铁、氧化铝、纳米二氧化硅、高岭土、石英砂、氧化锌、锆石、氮化硅、氮化铝、三氧化钼、镁、羟基磷灰石、石蜡、钛、硼氢化锂、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠和聚苯乙烯颗粒混合均匀得到混合物；
(3)在所述混合物的边缘和中间安置一定数量的金属丝网，并放置于900℃的炉中；所述丝网的材质是指低碳钢丝网或不锈钢丝网，其丝径是1mm之间；
(4)聚苯乙烯颗粒在高温熔融金属的热作用下汽化，形成孔隙，熔融金属进入孔隙中，将丝网熔化并包覆住陶瓷颗粒；
(5)再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为120um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到陶瓷金属材料。
本发明的组分合理，比例协调，制成的陶瓷金属材料性能优良，稳定性好，具有优异的耐高温、耐腐蚀以及防水等性能，应用于多种领域，而且本发明润湿性能好，降低材料的脆弱性，有效的增强材料的强度。
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作出各种变化。
Claims (5)
1.一种陶瓷金属材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：氧化铁5-10份、氧化铝10-15份、纳米二氧化硅6-10份、高岭土80-120份、石英砂80-100份、氧化锌4-8份、锆石30-50份、氮化硅4-8份、氮化铝4-6份、三氧化钼5-10份、镁4-8份、羟基磷灰石15-25份、石蜡10-14份、钛10-15份、硼氢化锂10-14份、硼氢化钾4-8份、三乙酰氧基硼氢化钠3-5份、聚苯乙烯颗粒30-40份。
2.根据权利要求1所述的陶瓷金属材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：氧化铁6-9份、氧化铝11-14份、纳米二氧化硅7-9份、高岭土90-110份、石英砂85-95份、氧化锌5-7份、锆石35-45份、氮化硅5-7份、氮化铝4.5-5.5份、三氧化钼6-9份、镁5-7份、羟基磷灰石18-22份、石蜡11-13份、钛11-14份、硼氢化锂11-13份、硼氢化钾5-7份、三乙酰氧基硼氢化钠3.5-4.5份、聚苯乙烯颗粒32-38份。
3.根据权利要求1所述的陶瓷金属材料，其特征在于，按照重量份的原料包括：氧化铁8份、氧化铝12份、纳米二氧化硅8份、高岭土100份、石英砂90份、氧化锌6份、锆石40份、氮化硅6份、氮化铝5份、三氧化钼8份、镁6份、羟基磷灰石20份、石蜡12份、钛12份、硼氢化锂12份、硼氢化钾6份、三乙酰氧基硼氢化钠4份、聚苯乙烯颗粒35份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的陶瓷金属材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将氧化铁、氧化铝、纳米二氧化硅、高岭土、石英砂、氧化锌、锆石、氮化硅、氮化铝、三氧化钼、镁、羟基磷灰石、石蜡、钛、硼氢化锂、硼氢化钾、三乙酰氧基硼氢化钠和聚苯乙烯颗粒混合均匀得到混合物；
(3)在所述混合物的边缘和中间安置一定数量的金属丝网，并放置于700-900℃的炉中；
(4)聚苯乙烯颗粒在高温熔融金属的热作用下汽化，形成孔隙，熔融金属进入孔隙中，将丝网熔化并包覆住陶瓷颗粒；
(5)再通过化学镀镍的方式在陶瓷预制件上镀镍，镀镍层的厚度为80-120um；将镀镍后的陶瓷预制件固定在铸型中，负压浇铸基体金属液得到陶瓷金属材料。
5.根据权利要求4所述的陶瓷金属材料的制备方法，其特征在于，所述丝网的材质是指低碳钢丝网或不锈钢丝网，其丝径是0.1-1mm之间。
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