[发明专利]一种氧化铝基陶瓷颗粒预制体的制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化铝基陶瓷颗粒预制体的制备方法，在氧化铝陶瓷颗粒中加入无机粘结剂，混合均匀后放入环氧树脂模具中，压制后放入微波干燥箱中用微波加热使混合物固化，固化时间为2‑5min；固化脱模后的预制件码放入烧结炉中，在惰性气体保护下，升温至600‑850℃，保温1‑2小时，随后降温至400℃，随炉冷却。本发明采用微波加热固化，极大缩短了固化时间，预制体的强度却没有降低，使生产效率大幅提高，无需大量模具即可实现加热后固化脱模；采用环氧树脂模具解决了陶瓷颗粒与模具粘连的问题。所得预制体有利于钢水浸渗，消除预制体的气孔缺陷，提高了预制体的高温强度，避免了陶瓷颗粒不均匀的缺陷。

技术领域

本发明涉及金属基耐磨材料的制备领域，更具体地涉及一种氧化铝基陶瓷颗粒预制体的制备方法。

背景技术

在冶金，矿山，电力，建材等行业中，用来粉碎或研磨物料的立式磨辊与磨盘，板锤，锤头等耐磨件，现已从单一耐磨金属材料发展到高耐磨性的金属基复合材料。由于增强相和金属基体性质相差较大，通常先制备增强相预制体，随后通过不同铸造工艺进行复合，陶瓷预制体制备对最终金属基复合材料的生产有很大影响。

专利(弗兰西斯哈伯特2003)公布了一种制备复合材料耐磨部件的方法，其陶瓷预制件通过加入有机或者无机的胶作为粘接剂，随后烧结，但未具体说明预制体的制备工艺。专利(西安交通大学2014)公布了一种活性元素烧结ZTA颗粒增强钢铁基复合磨辊及磨盘的制备方法，其预制体制备方法为ZTA颗粒添加活性元素粉末Ni、Cr和粘接剂，混合后放入石墨磨具真空烧结，得到预制体。但此方法缺点是金属粉末价格较高，生产中占用石墨磨具，并需要真空烧结，制备预制体效率较低。专利(昆明理工大学2014)公布了一种离心铸造陶瓷-金属复合材料立磨磨辊的方法，其预制体的制备方法为陶瓷颗粒和有机造孔剂加入粘接剂制成预制体。陶瓷预制体随后在金属磨具中预热，离心铸造。此法有机造孔剂在预热阶段会去除，造成预制体强度下降，随后离心浇铸过程中高温钢水容易造成预制体断裂以及陶瓷颗粒团聚，会造成最终产品陶瓷颗粒分布不均匀。专利(钱兵2015)公布了一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其陶瓷预制体的制备方法为陶瓷颗粒与低熔点合金粉末用粘接剂混合均匀得混合物，填充在模具型腔内成型，干燥后再放入真空炉内烧结，低熔点合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制体。此方法制备预制体需要金属粉末，造成生产成本上升，另外需要真空烧结，制备预制体效率较低。

发明内容

为克服以上问题，本发明提供了一种氧化铝基陶瓷颗粒预制体的制备方法，采用微波加热固化，在不降低陶瓷预制体强度的前提下极大缩短了固化时间，使生产效率大幅提高，无需大量模具即可实现加热后固化脱模；采用环氧树脂模具解决了陶瓷颗粒与模具粘连的问题。所得预制体有利于钢水浸渗，消除预制体的气孔缺陷，提高了预制体的高温强度，避免了陶瓷颗粒不均匀的缺陷。另外，预制体在随后的烧结中，采用普通烧结炉气氛保护方法，避免真空烧结炉因炉腔小，烧结周期较长，从而难以生产大件和效率较低的问题。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种氧化铝基陶瓷颗粒预制体的制备方法，包括以下步骤：

(1)在氧化铝陶瓷颗粒中加入无机粘结剂，将陶瓷颗粒与无机粘结剂混合均匀，放入环氧树脂模具中，压制后将陶瓷颗粒和无机粘结剂的混合物连同环氧树脂模具放入微波干燥箱中，用微波加热使混合物固化，固化时间为2-5min；

(2)将固化后的预制件去除环氧树脂模具外壳，预制件有孔的部位用专用设备顶出环氧树脂芯部，然后将预制件码放入惰性气体保护烧结炉中，在惰性气体保护下，升温至600-850℃，保温1-2小时，随后降温至400℃，随炉冷却；

对于尺寸较大的预制件，烧结温度为1200-1350℃，保温30分钟，随后降温至400℃，随炉冷却。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案进一步实现。

前述的氧化铝基陶瓷颗粒预制体的制备方法，其中，步骤(1)中的微波功率为3千瓦。