[发明专利]一种无机粘结剂以及无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种无机粘结剂以及无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）采用高温熔炼法制备无机粘接剂；（2）无机粘结剂/TiC复合材料成型料的配制；（3）无机粘结剂/TiC复合材料的烧结。通过本发明方法能制备出显微结构均匀致密的无机粘结剂/TiC复合材料，热压烧结后无机粘接剂与TiC粉末界面结合良好，材料抗弯强度能达到200MPa，硬度达到HRC54‑62，在5wt%的盐酸溶液中浸泡24h，材料表面无明显的腐蚀现象，该材料可以在某些酸性环境下作为耐磨材料使用。

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体是一种无机粘结剂以及无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法，尤其涉及一种可应用于酸性环境下的TiC基复合耐磨材料制备的方法。

背景技术

TiC是一种常见的工业用碳化物材料，为灰色金属状面心立方晶格固体，熔点3200℃，沸点4820℃，相对密度4.93g/cm3，莫氏硬度大于9。目前TiC常作为硬质相原料而广泛应用于TiC基钢结合金的工业生产中。TiC基钢结合金中TiC一般占合金总质量的30%-70%，其余部分为作为粘结相的钢基体，常见的钢基体成分有碳钢、合金钢、工具钢、高速钢、高锰钢、耐热钢和不锈钢等。TiC基钢结合金的制备工艺是经过原料粉末混合、压制成型、烧结、锻造、切削加工、热处理等工序后，制备出各种规格、形状的TiC基钢结合金制品。该工艺制备出的TiC基钢结合金材料组织特点是微细的TiC硬质相均匀弥散地分布于钢的基体中，因此TiC基钢结合金兼有TiC的硬度和耐磨性以及钢的良好力学性能，主要用作耐磨零件和机器构件。

TiC自身具有良好的化学稳定性，不溶于盐酸和硫酸，仅溶于王水和氢氟酸，但是TiC基钢结合金由于含有大量的钢基体粘结相，其耐酸性差，造成TiC基钢结合金材料无法应用于酸性工作环境，如耐酸泥浆泵的耐磨内衬等，限制了TiC基复合材料的应用。

发明内容

本发明的目的是为了弥补已有技术中的缺陷，提供了一种无机粘结剂以及无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法，该方法制备出的无机粘结剂/TiC复合材料，与传统的钢结合金不同，粘接剂为特殊设计的无机材料，具有良好的耐酸性能，同时复合材料中存在大量的TiC硬质相，具有较高的硬度和耐磨性能，可以应用于酸性环境下的耐磨构件制备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

1、一种无机粘结剂，其特征在于：其各原料组分的重量百分比配方如下：

硼酸         5%-8%

氧化铋       10%-15%

碳酸钾       5%-8%

氧化锆       3%-4%

三氧化二铬   3%-4%

三氧化二铁   2%-4%

二氧化硅     57%-72%。

2、根据权利要求其所述的一种无机粘结剂/TiC复合材料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

（1）采用高温熔炼法制备无机粘接剂：

(a) 无机粘接剂的各原料组分的重量百分比配方如下：

将称好的各种原料组分倒入行星式球磨机的刚玉球磨坛中，刚玉球磨坛直径150mm，按球料质量比1-1.4:1的比例加入刚玉球磨球，其中直径为10mm的刚玉球磨球占50%，直径小于10mm的刚玉球磨球占50%。刚玉球磨坛自转速度为350-450r/min，公转速度为100-140 r/min。原料球磨混合30-60min后取出，获得无机粘结剂的熔炼原料料粉；

（b）无机粘结剂的熔炼与破碎

将坩埚炉以2-5℃/min的速度，升温到1430-1450℃，塞上堵料杆，倒入混好的熔炼原料料粉，倒入熔炼原料料粉的体积为坩埚体积的1/2-2/3，在坩埚炉出料口处放一装满水的不锈钢容器；待炉温再次升到1430-1450℃时，保温1-2h，提起堵料杆让熔化的熔炼原料料粉流入水中进行水淬，得到无机粘结剂碎块；