[发明专利]一种复相蜂窝陶瓷与钢铁复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷增强金属复合耐磨材料技术领域，尤其是涉及一种复相蜂窝陶瓷与钢铁复合材料及其制备方法。

背景技术

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，如辊套、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-陶瓷复合材料主要指以金属为基体添加陶瓷增强相的一类复合材料，其中非金属部分主要包括：氧化物、硼化物、氮化物和硅化物。非金属成分使金属-陶瓷复合材料具有所要求的硬度和耐磨性，金属-陶瓷复合材料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-陶瓷复合材料优良的性能可使其在很多领域中得到应用。

目前陶瓷-金属复合材料的制备方法主要有粉末冶金、共喷射沉积、搅拌混合、挤压铸造、原位生成等。目前的陶瓷-金属复合材料制作工艺复杂、成本较高，复合材料中陶瓷的位置及体积分数较难控制，陶瓷的分布不均匀，目前复合材料中陶瓷和金属的体积比以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。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复相蜂窝陶瓷与钢铁复合材料，该复合材料成本较低，耐磨性和韧性较好。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

该复合材料以钢铁为基体，以复相蜂窝陶瓷为增强相，并采用铸造法将所述基体和增强相复合为一体。

进一步，所述基体采用铸铁或铸钢；所述增强相为ZrO₂-Al₂O₃复相蜂窝陶瓷。

进一步，ZrO₂-Al₂O₃复相蜂窝陶瓷中ZrO₂的含量在60％～90％之间，其余为Al₂O₃。

本发明还提供所述复相蜂窝陶瓷与钢铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

首先，对ZrO₂-Al₂O₃复相蜂窝陶瓷进行表面预处理；然后，把ZrO₂-Al₂O₃复相蜂窝陶瓷固定在砂型中；最后，将熔炼好的钢铁金属液浇注到铸型中，冷却凝固成型后即得所述复相蜂窝陶瓷与钢铁复合材料。

进一步，所述的表面预处理包括依次进行的表面除油、表面粗化、活化、敏化和表面镀活性金属步骤。

进一步，所述的表面镀活性金属步骤中，所述的活性金属为镍或钛。进一步。

本发明的有益效果是：

本发明的复合材料中所述增强相使复合材料具有所要求的硬度和耐磨性，钢铁材料为陶瓷材料提供了基体支撑。金属陶瓷结合使复合材料具有良好耐磨性能和一定冲击韧性。满足中低载荷下对耐磨性和冲击韧度的要求。本发明所述复相蜂窝陶瓷与钢铁复合材料的制备方法是采用先把若干ZrO₂-Al₂O₃复相蜂窝陶瓷均匀固定于铸型中，然后采用铸造工艺浇注高温钢铁金属液的方法，具有准确控制蜂窝陶瓷的位置及体积分数、实现陶瓷的均匀分布从而保证耐磨材料良好的综合性能和耐磨性能，并有效降低制造成本。对于ZrO₂-Al₂O₃复相蜂窝陶瓷进行预处理和表面活化处理，使其表面形成一层活性金属(如Ni、Ti等)薄膜，提高陶瓷材料与金属液之间的润湿性，从而实现陶瓷相增强体和金属材料的良好结合。本发明的制备方法方便易行，可以保证蜂窝陶瓷准确定位；可以通过改变蜂窝陶瓷的空隙率，得到合理的陶瓷金属体积比，保证材料良好的综合性能和耐磨性能。与现有技术相比本发明的复合材料的制备方法采用铸造法，在工业生产中更易实现，成本低，效率高。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书所特别指出的方式来实现和获得。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不限于下列实施例。

实施例1