[发明专利]一种热膨胀系数小的耐磨金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及金属陶瓷制备技术领域，具体涉及一种热膨胀系数小的耐磨金属陶瓷的制备方法；本发明制备的金属陶瓷不仅具有很好的耐磨性能；铁粉、镍粉、铈粉和钨粉在高温条件下熔融，其所形成的熔液不断渗出至金属陶瓷表面成为反应生成物，最后获得一种致密的具有三维网状的空间立体结构，显著地提高了金属陶瓷的耐磨性能；铈粉和钨粉相互协同能显著改善金属陶瓷的耐高温性能；锂辉石和二色石两者相互协同，能明显地降低金属陶瓷的热膨胀系数，有效地减小在温差较大的条件下金属陶瓷的性能和内部结构的破坏，从而有效地延长了金属陶瓷的使用寿命。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷制备技术领域，具体涉及一种热膨胀系数小的耐磨金属陶瓷的制备方法。

背景技术

金属陶瓷是由陶瓷和粘接金属组成的非均质的复合材料。陶瓷主要是氧化铝、氧化锆等耐高温氧化物或它们的固溶体，粘接金属主要是铬、钼、钨、钛等高熔点金属。将陶瓷和粘接金属研磨混合均匀，成型后在不活泼气氛中烧结，就可制得金属陶瓷。金属陶瓷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，广泛应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等处

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(铝-氧化铝)、烧结铍(铍-氧化铍)、TD镍(镍-氧化钍)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。

现有技术制备的金属陶瓷虽然密度小、硬度高、耐磨、导热性好。但是其耐磨性能有待提高。而且其热膨胀系数相对较大，在温差较大的条件下会严重损坏金属陶瓷的性能和内部结构，从而缩短其使用寿命。基于上述问题，提供一种热膨胀系数小的耐磨金属陶瓷的制备方法成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种热膨胀系数小的耐磨金属陶瓷的制备方法，用于解决背景技术中所提出的的技术问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种热膨胀系数小的耐磨金属陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、按质量份数准确称取16-20份氮化硼、10-15份氮化钽、3.5-5.0 份二色石、3.0-4.0份锂辉石、2.5-3.2份锆英石、1.5-2.3份铁粉、1.2-1.7 份镍粉、1.0-1.5份镍包铜粉、1.2-1.6份铈粉和1.3-1.8份钨粉；然后分别将上述各组分置于球磨机中进行研磨粉碎并过筛处理，得到各组分粉末；

S2、向上述所得的各组分粉末中加入质量为其总质量6-9倍的去离子水，混合搅拌15-30min，得到悬浮液；再向悬浮液中加入适量的聚乙二醇，混合搅拌均匀后，置于超声波分散仪中超声分散，得到混合组分A；

S3、将10-14份的去离子水、18-25份的正硅酸乙酯和13-18份的无水乙醇预混合后置于反应釜中进行搅拌，再向其中加入5-8份的盐酸溶液，超声分散10-20min，并将反应釜内的温度设为60-75℃，保温静置3-5h后自然冷却至20-25℃，并在此温度下静置陈化40-50h，出料后得到混合组分B；

S4、将步骤S1中所得的氮化硼、氮化钽、二色石、锂辉石、锆英石、铁粉、镍粉、镍包铜粉、铈粉和钨粉粉末置于容器中，并向容器中加入混合组分A和混合组分B，混合搅拌均匀后向容器中加入适量的无水乙醇，边搅拌边向其中加入2.5-4.0份的藻酸丙二醇酯，混合搅拌20-30min后得到混合浆料；

S5、将S4中所得的混合浆料注入模具中，并在挤压机的作用下压制成型，得到金属陶瓷坯体；