[发明专利]一种金属陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种金属陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

金属陶瓷复合材料是由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。金属陶瓷中的陶瓷具有高熔点、高硬度的氧化物或难容化合物，金属相主要是过渡元素及其合金。根据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为陶瓷为基质和以金属为基质两种。陶瓷基金属陶瓷复合材料主要是有以下几类：一，氧化物基金属陶瓷，以氧化铝、氧化锆、氧化镁等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导电性好、机械强度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具；二，碳化物基金属陶瓷，以碳化钛、碳化硅等为基体，与金属钴、镍、铬等金属利而成，具有高强度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具、高温轴承、密封环等；三，氮化物基金属陶瓷，以氮化钛、氮化硼和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变形，应用较少。金属陶瓷复合材料兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀和耐磨损等特性目前，常用的金属陶瓷材料具有良好的拉升强度和弯曲强度，但是湿润性和粘接度不高，任性较差，急需要开发一种综合性能好的金属陶瓷复合材料。

发明内容

本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种金属陶瓷复合材料及其制备方法，提高了复合材料的湿润性和粘接度。

本发明是采用以下技术手段实现的：

一种金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数计的原料：陶瓷粉20-40份，铝粉15-20份，氯化铝10-15份，铜粉3-8份，铁粉4-10份，芳基脲1-3份，甘油4-10份，硬脂酸锌2-5份，聚乙烯醇3-8份，聚丙烯酰胺1-5份，硅酸钙3-6份，二氧化硅1-5份。

作为优选的是，上述金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数计的原料：陶瓷粉25-35份，铝粉18-20份，氯化铝12-14份，铜粉5-7份，铁粉6-9份，芳基脲2-3份，甘油7-9份，硬脂酸锌3-5份，聚乙烯醇5-7份，聚丙烯酰胺2-4份，硅酸钙4-6份，二氧化硅2-5份。

作为技术的改进，还包括聚丙烯腈2-8份。

上述金属陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将陶瓷粉，铝粉，氯化铝，铜粉，铁粉，芳基脲，甘油，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，硅酸钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中，搅拌混合均匀，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺，在40-60℃条件下搅拌60-90min，得到混合物料一；

步骤2，将混合物料一送入压机，通过模具初压成形，得到压坯；

步骤3，将压坯送入烧结炉，先在真空度为0.002-0.005MPa的条件下升温至150-200℃，烧结200-300分钟；然后升温至800-900℃，烧结150-240分钟，再降温至180-200℃，使用水蒸汽熏蒸20-30分钟，降至室温，即得金属陶瓷复合材料。

作为优选的是，步骤1中混合搅拌均匀的搅拌速度为200-400转/分钟，搅拌15-30分钟。

作为优选的是，步骤2中初压成形的压力为400-600MPa。

有益效果

本发明以铝为主要的金属原料制备复合材料，提高了金属陶瓷复合材料的导电性、导热性和延展性，铝的价格偏低，降低了复合材料的成本，制备过程简单，易于操作，适合产业化。

具体实施方式

实施例1

一种金属陶瓷复合材料，包括以下重量份数计的原料：陶瓷粉20份，铝粉15份，氯化铝10份，铜粉3份，铁粉4份，芳基脲1份，甘油4份，硬脂酸锌2份，聚乙烯醇3份，聚丙烯酰胺1份，硅酸钙3份，二氧化硅1份。

上述金属陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将陶瓷粉，铝粉，氯化铝，铜粉，铁粉，芳基脲，甘油，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，硅酸钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中，以搅拌速度为200转/分钟，搅拌15分钟混合均匀，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺，在40℃条件下搅拌60min，得到混合物料一；

步骤2，将混合物料一送入压机，通过模具在压力为400MPa初压成形，得到压坯；

步骤3，将压坯送入烧结炉，先在真空度为0.002MPa的条件下升温至150℃，烧结200分钟；然后升温至800℃，烧结150分钟，再降温至180℃，使用水蒸汽熏蒸20分钟，降至室温，即得金属陶瓷复合材料。