[发明专利]一种高韧耐磨型金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧耐磨型金属陶瓷的制备方法，属于金属陶瓷制备技术领域。首先将氮化硅与四水合钼酸铵、聚乙二醇和九水硝酸铁共混得到搅拌物，利用氧化镁和氧化钇对搅拌物进行改性，另外Mg、Y元素属于高活性元素，在基材界面加入活性元素，有利于金属陶瓷的韧性得到提高，最后高温生成的玻璃相及材料中的金属相在烧结过程中均转变为液相，实现液相烧结继续将蛤蜊壳和二硫化钼混合研磨成混合粉末，使金属陶瓷更加密实，其中二硫化钼具有与石墨类似的层状结构，由于碳酸钙晶粒的有序排列以及蛤蜊壳中少量蛋白质能够有效粘结碳酸钙，使其同时具有高强度和高韧性，进一步提高金属陶瓷的韧性和耐磨性，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明公开了一种高韧耐磨型金属陶瓷的制备方法，属于金属陶瓷制备技术领域。

背景技术

金属陶瓷是一种复合材料，它的定义在不同时期略有不同，如，有的定义为由陶瓷和金属组成的一种材料，或由粉末冶金方法制成的陶瓷与金属的复合材料。美国ASTM专业委员会定义为：一种由金属或合金与一种或多种陶瓷相组成的非均质的复合材料，其中后者约占15%～85%体积分数，同时在制备的温度下，金属和陶瓷相之问的溶解度相当小。从狭义的角度定义的金属陶瓷是指复合材料中金属和陶瓷相在三维空间上都存在界面的一类材料。

金属陶瓷为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷。金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得，又称弥散增强材料。主要有烧结铝、烧结铍、TD镍等。由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金、金属粘结的金刚石工具材料。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素及其合金。

随着工具材料向高精度、高效率、高可靠性和专用化方向发展，市场对金属陶瓷的性能提出了更高要求，不仅要求其具有高的硬度，同时要求其保持较高的韧性及多工况条件下的抗磨性。一方面，金属陶瓷属于脆性材料，硬度和强度之间即耐磨性和韧性之间存在着矛盾：硬度高则韧性偏低，而韧性高则硬度偏低，这是制约其快速发展的瓶颈。另一方面，金属陶瓷材料磨损性能还受磨损载荷、磨料特性及金属陶瓷材料硬质相硬度、粒子大小分布的影响。

因此，发明一种高韧耐磨型金属陶瓷对金属陶瓷制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前普通金属陶瓷存在韧性差和耐磨性差，满足不了陶瓷市场要求的缺陷，提供了一种高韧耐磨型金属陶瓷的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种高韧耐磨型金属陶瓷的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取16～20g氮化硅研磨粉碎，得到氮化硅粉末，将氮化硅粉末和去离子水混合搅拌，得到悬浮液，再将悬浮液、四水合钼酸铵和聚乙二醇400混合置于超声波分散仪中超声分散，得到混合液；

（2）向混合液中缓慢加入混合液质量5％的九水硝酸铁，继续混合搅拌反应，搅拌反应后置于烘箱中干燥，研磨出料，得到复合粉末，最后将复合粉末、氧化镁和氧化钇混合置于氢气还原炉中还原反应后，继续加热升温，冷却出料，得到改性复合粉末；

（3）将去离子水、正硅酸乙酯和无水乙醇混合置于烧杯中搅拌反应，得到反应液，再向烧杯中滴加反应液体积0.7%的盐酸，继续保温混合反应，得到自制反应液，将自制反应液放入超声波分散仪中超声分散，超声分散结束后，静置陈化，出料，得到自制硅溶胶；

（4）将蛤蜊壳和二硫化钼混合研磨后过120目筛，收集过筛混合粉末，将过筛混合粉末和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌，得到搅拌物，继续向搅拌物中加入搅拌物质量6%的蔗糖和搅拌物质量0.5%的河底淤泥，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性混合粉末；