[发明专利]一种ZTA陶瓷增强耐磨零件的制备方法

说明书

本发明公开了一种ZTA陶瓷增强耐磨零件的制备方法，包括将Ti‑Ni改性的金属化ZTA陶瓷颗粒与钛粉、镍粉和水玻璃混合均匀后装入模具中真空烧结，制得预制体，将预制体预置在金属模具的下模底平面上，再将金属基体熔体浇注到金属模具中，压力机带动金属模具上冲头施加压力，获得ZTA陶瓷功能模块，根据所需耐磨零件的耐磨部位将ZTA陶瓷功能模块放置于铸造型腔中，然后向型腔中浇注金属基体熔液，使ZTA陶瓷功能模块与金属基体熔液一体成型，即制得所需的ZTA陶瓷增强耐磨零件。本发明通过高压浸渗方法将金属基体熔体在压力下渗入到预制体中，形成冶金结合，得到具有铸渗致密、完整性好的ZTA陶瓷颗粒增强功能模块,可应用于耐磨产品的批量生产中。

技术领域

本发明属于耐磨材料制备技术领域，涉及一种ZTA陶瓷增强耐磨零件的制备方法。

背景技术

在我国采矿、发电、冶金等重工业领域中，大型机械设备在开采、破碎、粉磨等环节对材料的磨损消耗巨大，耐磨材料已成为行业发展中急需解决的关键技术难题。目前陶瓷颗粒增强耐磨复合材料是国内外耐磨材料研究的热点，近年来已有研究报道，利用高硬度的陶瓷颗粒与韧性较好的金属基体复合的耐磨件在工业中得到成功应用。

目前国内外通常采用铸渗法制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料，首先将陶瓷颗粒制备成多孔预制体，再将预制体布置在铸型中，最后通过金属基体的熔炼、浇注过程，将金属基体熔体通过毛细作用铸渗到预制体孔隙中，制备成陶瓷颗粒增强的耐磨复合材料。但该方法对铸造浇注温度、预制体预热程度、浇注时间等工艺要求比较高，且对预制体本身的孔隙率等要求也较高，浇铸时容易出现金属基体熔体填充预制体陶瓷颗粒孔隙不完全、界面结合不紧密，陶瓷颗粒易脱落等现象，铸渗效果较差，一般的铸造厂家很难生产出高质量的耐磨产品。

专利ZL201611038291.9报道了一种基于化学法活化处理的ZTA颗粒增强钢铁基复合衬板的制备方法，该专利首先采用高温盐浴镀钛，化学镀镍的方法活化处理ZTA陶瓷颗粒，但高温盐浴镀钛后需要通过煮沸进行清理，化学镀镍工序较复杂，而且高温盐浴镀钛中需用剧毒的氯化钡等化学物质。然后将陶瓷颗粒制备成多孔预制体，再将预制体布置在铸型中，通过铸渗法制备成陶瓷颗粒增强的耐磨复合衬板。但该方法对铸造浇注温度、预制体预热程度、对预制体本身的孔隙率、浇注时间等工艺要求比较高，制备的多孔预制体抗压性能差，不耐浇注的液态金属冲刷，浇铸时铸渗效果较差，容易出现金属基体熔体填充预制体陶瓷颗粒孔隙不完全、界面结合不紧密，陶瓷颗粒易脱落等现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种ZTA陶瓷增强耐磨零件的制备方法，解决了现有陶瓷增强耐磨零件中陶瓷颗粒与金属基体界面结合强度低，陶瓷颗粒易脱落的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种ZTA陶瓷增强耐磨零件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备Ti-Ni改性的金属化ZTA陶瓷颗粒；

步骤2，将步骤1制备的金属化ZTA陶瓷颗粒与钛粉、镍粉和水玻璃混合均匀后装入石墨模具中进行真空烧结，制得预制体；

步骤3，将预制体预置在金属模具的下模底平面上，再将金属基体熔体浇注到金属模具中，压力机带动金属模具上冲头施加压力50MPa-80MPa，保压一段时间，获得ZTA陶瓷功能模块；

步骤4，根据所需耐磨零件的耐磨部位将ZTA陶瓷功能模块放置于铸造型腔中，然后向铸造型腔中浇注金属基体熔液，使ZTA陶瓷功能模块与金属基体熔液一体成型，即制得所需的ZTA陶瓷增强耐磨零件。

本发明的技术特征还在于，

步骤1的具体过程如下：

步骤1.1，将钛粉和ZTA陶瓷颗粒按质量比1：5混合均匀,置于真空炉中进行750℃-800℃烧结，制得镀钛ZTA陶瓷颗粒；

步骤1.2，将镀钛ZTA陶瓷颗粒浸入镀镍液中进行化学镀镍，获得Ti-Ni改性的金属化ZTA陶瓷颗粒。