[发明专利]一种镍基合金作粘结相的Mo2NiB2基金属陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以镍基合金作为粘结相的Mo₂NiB₂基金属陶瓷材料，以及该种材料的制备方法，属于金属陶瓷材料技术领域。

背景技术

工业领域使用的刀具、模具和其他耐磨耐腐蚀性加工设备常采用传统的硬质合金制造，硬质合金中的硬质相多为碳化钨或碳化钨与碳化钛、氮化钛、碳氮化钛、碳化钒和碳化钽中一种或几种组成的复合材料。但是，硬质合金的制造主要依赖于金属钨，而金属钨作为紧缺的战略储备资源，其开发和应用在现阶段和未来都会处于被限制状态，致使硬质合金的产量受到限制，无法适应工业领域日益增长的设备需求。

除硬质合金外，研究者发现以镍基合金作粘结相的Mo₂NiB₂基金属陶瓷材料同样具有耐磨、耐腐蚀性特点，因此这种材料被越来越多地开发出来，用于替代硬质合金。如中国专利文献CN102191393A公开了一种钼镍硼三元硼化物基硬质合金的制备方法，包括以Mo粉、Ni粉和B粉为原料，依次经球磨混合、干燥、成型和烧结步骤制得以Mo₂NiB₂三元硼化物为硬质相，以镍基合金为粘结相的硬质合金。其工艺成本低、步骤简单。

上述技术能够得到Mo₂NiB₂基金属陶瓷，但是，由于原料粉末经过球磨后粒度变得非常细小，非常容易氧化，即使在操作过程中非常注意采取防止氧化措施，上述技术的Mo₂NiB₂基金属陶瓷中仍会有大量氧化物夹杂，导致金属陶瓷强度低、韧性差，材料内部缺陷多，使得金属陶瓷材料的使用性能降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术的Mo₂NiB₂基金属陶瓷材料内夹杂 有大量氧化物，使得材料内部缺陷多，材料强度低、韧性差；进而提出一种氧化物夹杂少、材料强度高的镍基合金作粘结相的Mo₂NiB₂基金属陶瓷。

本发明所要解决的另一技术问题是现有技术中通过热等静压制备Mo₂NiB₂基金属陶瓷时，金属陶瓷坯料收缩量大，收缩不均匀，容易扭曲变形的问题；进而提出一种坯料收缩均匀、规则，不易扭曲变形的通过热等静压工艺制备镍基合金作粘结相的Mo₂NiB₂基金属陶瓷的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种镍基合金作粘结相的Mo₂NiB₂基金属陶瓷，由如下原料制备得到：

MoB粉、NiB粉、Mo粉、B粉和Ni粉中的多种按照3.5-7重量份的B元素、31.5-65重量份的Mo元素和28-65重量份的Ni元素进行的配料；

葡萄糖；

粘结剂；

分散介质。

所述葡萄糖为1-2重量份。

所述粘结剂为0.3-1重量份的聚甲基丙烯酸甲酯和0.2-1重量份的聚乙烯醇缩丁醛；所述分散介质为15-25重量份的无水乙醇。

所述Mo₂NiB₂基金属陶瓷的制备方法，包括如下步骤，

(1)将MoB粉、NiB粉、Mo粉、B粉和Ni粉中的多种按照3.5-7重量份的B元素、31.5-65重量份的Mo元素和28-65重量份的Ni元素配料后，再与葡萄糖、粘结剂和分散介质混合均匀，得到浆料；

(2)将浆料喷雾干燥造粒；

(3)将喷雾干燥得到的粉末在氢气气氛中于900-1100℃处理；

(4)将氢气处理过的粉末装入包套中进行热等静压处理，处理温度为 1100-1300℃，处理压力为100-200MPa；

(5)取出包套内的坯料加工即可。

所述MoB的合成方法为：将Mo粉和B粉按照摩尔比(1-1.1)：1混合后磨料，再在自蔓延合成器内于氩气气氛中进行自蔓延高温合成，合成压力为0.1-5MPa。

所述NiB的合成方法为：将Ni粉和B粉按照摩尔比(1-1.2)：1混合后磨料，再在自蔓延合成器内于氩气气氛中进行自蔓延高温合成，合成压力为0.1-5MPa。

喷雾干燥条件为喷雾压力0.6-1.5MPa，干燥塔进风温度180-220℃。

步骤(4)中，装入所述包套中的粉末粒度不大于100目。

所述浆料的固含量为45-60vol％。