[发明专利]以钒钛磁铁矿制备扩散自润滑金属陶瓷烧结体的方法

说明书

本发明公开了一种以钒钛磁铁矿制备扩散自润滑金属陶瓷烧结体的方法，其包括下列顺序步骤：步骤1.以100：20.563的比例称取钒钛磁铁精矿粉和石墨粉；将它们球磨混合均匀；步骤2.将混合料放入真空烧结炉中，制得预反应粉末；步骤3.将预反应粉末球磨处理；步骤4.以85：15的比例称取预反应粉末和钨钼合金粉；并按配方量称取无机造孔剂TiH₂、无机造孔剂CaCO₃和硬脂酸锌粉；步骤5.将步骤4中称取的物料球磨混合均匀；步骤6.将混合物料装入模具中，制得相对密度为80～90%的压坯；步骤7.将压坯放入真空烧结炉中，制得扩散自润滑金属陶瓷耐磨烧结体。本发明简单易行，经济性好，开辟了钒钛磁铁矿的又一可靠用途。

技术领域

本发明涉及复合材料，具体是一种以钒钛磁铁矿制备扩散自润滑金属陶瓷耐磨烧结体的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是我国蕴藏的丰富地质资源，其产出的钒钛磁铁矿粉中除含铁、钛、钒成分外，还含有较高的铬、钴、镍、铂族和钪等多种成分，具有很高的利用价值。

目前，钒钛磁铁矿较普遍的利用技术是用作高炉冶炼生铁。但是，钒钛磁铁矿在用作制备生铁时，生铁的冶炼过程中会将钒钛磁铁矿中伴生的氧化物视为杂质而去除，使伴生的氧化物作为废渣被处理。这不仅造成了钒钛磁铁矿其它伴生氧化物的大量浪费；而且，由于钒钛磁铁矿在高炉冶炼过程会生成TiC、VC等物质，使得炉渣粘度增大，从而使得炉渣中的铁分离技术难度增大。

钒钛磁铁矿除了用作冶炼生铁外，还可以用作制备铁基复合材料。由于钒钛磁铁矿中伴生的氧化物SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO以及金属Co、Ni等成分都是铁基复合材料所需的成分，这就增强了钒钛磁铁矿的综合利用价值，具体在铁基复合材料中，Al₂O₃硬度较高，可以作为铁基复合材料中的惰性弥散质点而提高其耐磨性；CaO、MgO可以作为铁基复合材料的摩擦剂填料组元；SiO₂对铁基复合材料具有很好的增摩作用；金属Co、Ni，可以作为铁基复合材料的基体合金化元素。关于以钒钛磁铁矿制备铁基复合材料的技术如中国专利文献所公开的“利用钒钛磁铁矿真空碳热原位反应烧结制备铁基摩擦材料的方法”（公开号CN103447545，公开日2013年12月18日）、“一种利用钒钛磁铁矿碳热原位反应烧结制备铁基摩擦材料的方法”（公开号CN 103422005，公开日2013年12月04日）、“利用钒钛磁铁矿原位反应烧结制备铁基摩擦材料的方法”（公开号CN 102732773，公开日2012年10月17日）等。这些技术虽然增强了钒钛磁铁矿的综合利用价值，但其不能用作制备高抗氧化、高耐温、高耐磨损的自润滑金属陶瓷复合材料。

高抗氧化、高耐温、高耐磨损的自润滑金属陶瓷复合材料，既具有金属材料的韧性、可加工性和导电导热性，又具有陶瓷材料的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性，而且在无需涂抹润滑剂的情况下，就能够实现良好的自润滑，其技术原理是：以粉末烧结金属陶瓷为耐磨基体，借助于原料粉的粒径、颗粒形状或成形压力以及造孔剂的数量来调整孔隙度和孔的形状、大小及分布，浸渍合适的固体润滑材料，使其在高温摩擦过程中通过摩擦热的作用而对摩擦表面实现自润滑。高抗氧化、高耐温、高耐磨损的自润滑金属陶瓷复合材料，特别是在极端温度、真空、交变荷载等特殊工况下具有良好的适应性，能够满足新兴的高尖端行业对材料的技术要求，有着广泛的应用前景。

目前，对于高抗氧化、高耐温、高耐磨损的自润滑金属陶瓷复合材料的制备，主要是以精细化工粉末为原料，经混合、压制、烧结、浸渍等工序而实现，其无论是从原料的选取和制备工艺的选择，均会增高制备成本，不利于推广应用。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述我国蕴藏丰富的钒钛磁铁矿和利用现状，以及上述现有高抗氧化、高耐温、高耐磨损的自润滑金属陶瓷复合材料制备技术的不足，提供一种以我国蕴藏丰富的钒钛磁铁矿为基础原料、简单易行、经济可靠的以钒钛磁铁矿制备扩散自润滑金属陶瓷烧结体的方法。