[发明专利]一种高性能金属陶瓷覆层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三元硼化物高性能金属陶瓷覆层材料及其制备方法，主要应用于耐磨耐腐蚀领域。

背景技术

随着工业技术的发展，设备的高速化、高精度化，要求产品具有长的寿命和更高的耐磨性耐腐蚀性。硼化物具有高的熔点及高硬度，化学性能稳定，是耐磨耐腐蚀材料的有利候选者，但是由于二元硼化物低的烧结性，限制了二元硼化物的发展应用。日本学者采用原位反应液相烧结法成功的制备出三元硼化物金属陶瓷，这种材料不仅具有高的硬度，而且具有较好的耐腐蚀性，是一种新型的耐磨耐腐蚀材料。在日本，这种材料已经成功的应用于制罐模具、注塑成型模具、钢丝冷热拉伸模等领域。

目前，我国对三元硼化物的研究主要集中在对Mo₂FeB₂金属陶瓷的研究上，对Mo₂NiB₂金属陶瓷材料的研究较少，专利“一种钼镍硼三元硼化物基硬质合金的制备方法”采用纯元素法成功的制备出Mo₂NiB₂金属陶瓷材料，不仅降低了成本，而且工艺简单。但是对于Mo₂NiB₂三元硼化物覆层的研究还未见报道。

目前,在覆层方面的主要方法有热喷涂、气相沉积、激光熔覆等制备技术，通过这些工艺制备的涂层虽然有效的提高了金属基体表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，但是制备工艺过程复杂，设备昂贵，投资比较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、工艺简单的高性能的三元硼化物高性能金属陶瓷覆层材料及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种高性能金属陶瓷覆层材料，包括按质量百分比计的如下成分：Mo45～65％、Ni30～50％、B4.5～6.5％、V0～5％、C0.1～0.8％、Mo₂C0～1.5％。

上述的高性能金属陶瓷覆层材料的制备方法，包括如下过程：

按上述质量百分比称取上述混和料，然后加入混合料质量30～50％的无水乙醇进行球磨混合，干燥后过200目筛后压坯成型、粘附、液相烧结；

或者按上述质量百分比称取上述混和料，然后加入混合料质量35～55％的有机添加剂进行球磨混合，浆料过100目筛后刷涂在金属基体上，然后干燥、液相烧结。

较佳地，上述的高性能金属陶瓷覆层材料的制备方法，所述有机添加剂为无水乙醇和聚乙二醇的混和液；其中，无水乙醇质量为混和料质量的30～45％，聚乙二醇质量为混和料质量的5～10％。

较佳地，上述的高性能金属陶瓷覆层材料的制备方法，所述粉末球磨混合过程中，以无水乙醇或上述有机添加剂为球磨介质，以不锈钢球或硬质合金球为磨球，球料重量比为(3-6)：1，球磨时间为12～24小时。

较佳地，上述的高性能金属陶瓷覆层材料的制备方法，所述干燥过程为将所述球磨混合后的浆料在60～85℃的真空干燥箱干燥5-10个小时。

较佳地，上述的高性能金属陶瓷覆层材料的制备方法，所述压坯成型过程为将所述干燥过筛后的混和料在刚性模具中模压成型，成型压力为200～400MPa，保压时间0.5～2分钟。

较佳地，上述的高性能金属陶瓷覆层材料的制备方法，所述粘附过程为将5％的聚乙烯醇(PVA)水溶液均匀的涂覆在金属基体上，然后将上述压坯成型后得到的生坯均匀的叠压在金属基体上。

较佳地，上述的高性能金属陶瓷覆层材料的制备方法，所述液相烧结过程为在真空炉中烧结，烧结时真空度保持在1.0×10^-2Pa～1.0×10^-3Pa，烧结温度为1240～1350℃，保温时间为20～60分钟，然后随炉冷却。

本发明的有益效果在于：

(1)与采用昂贵的硼钼、硼钒、硼铬合金粉作为原材料相比，本发明的覆层材料不仅制造成本低，而且工艺设备简单

(2)本发明所制备的覆层材料不仅具有较高的硬度和耐腐蚀性，而且与基体形成了很好的冶金结合，结合强度高，可广泛应用于耐磨耐腐蚀等领域。

附图说明

图1(A)、(B)分别对应实施例1中陶瓷覆层截面形貌及对应点处的能谱图。

图2(A)对应实施例2中陶瓷覆层截面形貌图，图2(B)、(C)、(D)、(E)分别对应图2(A)面扫描后的元素分布图。

图3(A)、(B)分别对应实施例3中制备的陶瓷覆层截面形貌、线扫描元素分布图。