[发明专利]一种控制通孔的金属陶瓷高温烧结用隔层及其制作方法

说明书

本发明公开了一种控制通孔的金属陶瓷高温烧结用隔层及其制作方法，是采用火焰喷涂技术制作在金属陶瓷高温烧结用的石墨舟或板上，所述隔层应用于烧结温度超过1420℃的高温烧结环境；所述隔层由Al2O3、TiO2、ZrO2和MgO中的两种氧化物制作而成，且隔层为多层结构；所述隔层的孔隙度为5％～20％，膜厚为100um～300um，通孔率控制在1.0*10^(‑3n+2)％～1.0*10^(‑2n+2)％，其中n为隔层层数；且通孔率的大小取决于隔层结构，隔层结构由隔层材料和成型工艺共同控制。本发明利用隔层通孔的严格控制来保证金属陶瓷物理指标合格和组织均匀性，同时延长隔层的使用寿命。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷材料的制造技术领域，特别是涉及一种控制通孔的金属陶瓷高温烧结用隔层及其制作方法。

背景技术

金属陶瓷是一种由硬质相和金属(或者合金)粘结相组成的结构材料，其中陶瓷晶粒约占15％-85％(体积比)，它们位于金属或者合金粘结剂基体内，特殊的结构决定了金属陶瓷本身拥有更高的硬度、更好的抗氧化能力、更高的热导率和更好的高温抗蠕变能力，作为切削刀具在工具材料中占有一席之地，由此演变的还有金属陶瓷涂层刀具，其耐磨性更高，被加工零件的加工精度和表面光洁性更好，金属陶瓷刀具应用范围逐渐扩大。

金属陶瓷刀具合金的制备过程是典型的液相烧结过程，在高温烧结环境下，其液相易于其直接接触物质进行反应，为防止其压制品与其直接接触的石墨舟或板之间的物理化学反应，中国专利文献CN201610987127.6、CN108456439B分别公开了不同混合成份的烧结涂料，涂料物理性能的稳定性由配方来保证，涂料刷涂的均匀性由人工来保证，该涂料刷涂在石墨舟或烧结板上，作为隔层用于金属陶瓷的高温烧结，但是这些隔层涂料与石墨舟或板的粘结性及在石墨舟或板上的刷涂均匀性均有待于提升，而且使用寿命尚不能满足工业生产的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种控制通孔的金属陶瓷高温烧结用隔层及其制作方法，是在金属陶瓷粉末成型体和石墨舟或板之间采用火焰喷涂技术制备阻隔二者反应的高温烧结用隔层，并利用隔层通孔的严格控制来保证金属陶瓷物理指标合格和组织均匀性，同时延长隔层的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制通孔的金属陶瓷高温烧结用隔层，是采用火焰喷涂技术制作在金属陶瓷高温烧结用的石墨舟或板上，所述隔层应用于烧结温度超过1420℃的高温烧结环境；所述隔层由Al2O3、TiO2、ZrO2和MgO中的两种氧化物制作而成，且隔层为多层结构；所述隔层的孔隙度为5％～20％，膜厚为100um～300um，通孔率控制在1.0*10^(-3n+2)％～1.0*10^(-2n+2)％，其中n为隔层层数；且通孔率的大小取决于隔层结构，隔层结构由隔层材料和成型工艺共同控制。

在用于制作隔层的Al2O3、TiO2、ZrO2和MgO中的两种氧化物中，隔层材料的粒度范围均在100um～200um之间。

在用于制作隔层的Al2O3、TiO2、ZrO2和MgO中的两种氧化物中，其主成份氧化物为Al2O3、ZrO2中的一种氧化物，主成份氧化物占两种氧化物总含量≥60％wt.％。

一种控制通孔的金属陶瓷高温烧结用隔层的制作方法，是以Al2O3、TiO2、ZrO2和MgO中的两种氧化物为隔层材料，采用火焰喷涂技术，在0.5Mpa～5.0Mpa的乙炔、氧气压力作用下，以3.0ⅹ10^-3m/s～1.0ⅹ10^-2m/s的进给速度喷涂在距离80mm～280mm的经过预处理的石墨舟或板表面上，同时喷枪以0.05m/s～0.2m/s的移动速度完成整个石墨舟或板的喷涂；并使得隔层的孔隙度为5％～20％，膜厚为100um～300um，通孔率控制在1.0*10^(-3n+2)％～1.0*10^(-2n+2)％，其中n为隔层层数。