[发明专利]一种氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料，其特征在于，包括耐磨钢基体、陶瓷层和搪瓷层，搪瓷层位于耐磨钢基体和陶瓷层的中间，所述搪瓷层的厚度为3mm~5mm；所述陶瓷层的厚度为10mm~35mm；所述搪瓷层包括以下质量百分数的组分：SiO₂ 40%~60%、B₂O₃ 5%~20%、Na₂O 1%~15%、K₂O 1%~10%、CoO 1%~5%、NiO 1%~5%、余量为Al₂O₃；所述陶瓷层包括以下质量百分数的组分：TiO_2-x 1%~5%、CuO 1%~10%、余量为Al₂O₃；

制备所述的氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、耐磨钢基体的前处理：将耐磨钢基体在温度为910℃~970℃的条件下脱碳10min~20min，再保温5min~30min，然后在空气中自然冷却至室温，去掉表面的氧化皮，用砂纸打磨20min~40min，最后用酸溶液清洗1min~3min；

步骤二、搪瓷粉末的制备：将SiO₂、B₂O₃、Na₂O、K₂O、CoO、NiO和Al₂O₃混合得到预处理粉1，将预处理粉1和无水乙醇放入磨球磨罐中进行湿混，研磨4h~8h后，在温度为80℃~120℃的条件下干燥12h~24h，得到搪瓷粉末；步骤二中所述预处理粉1、无水乙醇和研磨球的质量比为1:0.8:2；

步骤三、陶瓷颗粒的制备：将TiO_2-x、CuO和Al₂O₃陶瓷粉末混合得到预处理粉2，将预处理粉2和无水乙醇放入磨球磨罐中进行湿混，研磨4h~8h后，在温度为80℃~120℃的条件下干燥12h~24h，得到复合陶瓷粉末，将所述复合陶瓷粉末中加入PVA混合后造粒，得到陶瓷颗粒；所述陶瓷颗粒中PVA的质量分数为1%~10%；陶瓷颗粒的粒度为1μm ~100μm；步骤三中所述预处理粉2、无水乙醇和研磨球的质量比为1:0.8:2；步骤三中所述Al₂O₃陶瓷粉末为粒度为1μm~100μm的α-Al₂O₃陶瓷粉末；

步骤四、氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料的制备：将步骤一中经酸洗后的耐磨钢基体放入模具中，然后在耐磨钢基体上平铺步骤二得到的搪瓷粉末，再在搪瓷粉末上平铺步骤三得到的陶瓷颗粒，在压力为20MPa~200MPa的条件下双向加压1min~5min后，在常压的条件下进行烧结，烧结后得到氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料；所述烧结的制度为：首先以3℃/min的升温速率将温度从室温升至600℃，然后以5℃/min的升温速率继续升温至1150℃~1350℃，保温30 min~60 min，最后自然冷却降至室温。

2.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料，其特征在于，所述搪瓷层包括以下质量百分数的组分：SiO₂ 45%~55%、B₂O₃ 8%~18%、Na₂O 5%~12%、K₂O 4%~8%、CoO1%~3%、NiO 1%~3%、余量为Al₂O₃；所述陶瓷层包括以下质量百分数的组分：TiO_2-x 1%~5%、CuO1%~5%、余量为Al₂O₃。

3.根据权利要求2所述的一种氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料，其特征在于，所述搪瓷层包括以下质量百分数的组分：SiO₂ 50%、B₂O₃ 16%、Na₂O 12%、K₂O 6%、CoO 1.5%、 NiO1.5%、余量为Al₂O₃；所述陶瓷层包括以下质量百分数的组分：TiO_2-x 4%、CuO 2%、余量为Al₂O₃。