CN104372231A - 一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属陶瓷材料领域，本发明公开了一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法，所述的金属陶瓷材料包括下述成分：氧化铝32-46份、碳化硅17-25份、碳化钛12-22份、氮化钽4-7份、铁11-16份、银3-6份、铬2-4份、镍5-10份。制备方法步骤如下：（1）将上述组成成分进行均匀混合；（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨；（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温至620℃时保温45min，升至温度为930-1030℃，烧结时间为1.5-3.5h，再降温，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。

Description

一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属陶瓷材料领域，涉及一种金属陶瓷材料及其制备方法，特别是涉及一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。为了使金属陶瓷同时具有金属和陶瓷的优良特性：（1）金属对陶瓷相的润湿性要好。金属与陶瓷颗粒间的润湿能力是衡量金属陶瓷组织结构与性能优劣的主要条件之一。润湿能力愈强，则金属形成连续相的可能性愈大，金属陶瓷的性能愈好。（2）金属相与陶瓷相应无剧烈的化学反应。金属陶瓷制备时如果界面反应剧烈，形成化合物，就无法利用金属相改善陶瓷抵抗机械冲击和热震的性能。（3）金属相与陶瓷相的膨胀系数相差不可过大。金属陶瓷中的金属相和陶瓷相的膨胀系数相差较大时，会造成较大的内应力，降低金属陶瓷的热稳定性。金属陶瓷材料的耐腐蚀性能对金属陶瓷的使用起着关键作用，因此需要提高金属陶瓷的耐腐蚀性能。
 
发明内容
要解决的技术问题：金属陶瓷材料需要具备较好的耐腐蚀的性能，长时间处于腐蚀环境下，若金属陶瓷材料的耐腐蚀性能较差，会对金属陶瓷材料的结构产生一定的破坏，本发明的目的是提供一种新的耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法。
技术方案：针对上述问题，本发明公开了一种耐腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料包括下述重量份的成分：
氧化铝        32-46份、
碳化硅        17-25份、
碳化钛        12-22份、
氮化钽        4-7份、
铁            11-16份、
银            3-6份、
铬            2-4份、
镍            5-10份。
所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料，包括下述重量份的成分：
氧化铝        35-42份、
碳化硅        19-23份、
碳化钛        15-20份、
氮化钽        5-6份、
铁            12-14份、
银            4-5份、
铬            3-4份、
镍            6-8份。
一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法步骤如下：
（1）按重量分别取氧化铝32-46份、碳化硅17-25份、碳化钛12-22份、氮化钽4-7份、铁11-16份、银3-6份、铬2-4份、镍5-10份，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为20min-40min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为45:1-60:1，球磨机转速为200-250r/min，球磨时间为50-90min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为930-1030℃，烧结时间为1.5-3.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，步骤如下：
（1）按重量分别取氧化铝35-42份、碳化硅19-23份、碳化钛15-20份、氮化钽5-6份、铁12-14份、银4-5份、铬3-4份、镍6-8份，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为20min-40min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为45:1-60:1，球磨机转速为200-250r/min，球磨时间为50-90min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为930-1030℃，烧结时间为1.5-3.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中氧化铝为38份、碳化硅为21份。
所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中碳化钛为18份、氮化钽为6份。
所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中铁为13份、银为5份。
所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中铬为3份、镍为7份。
有益效果：本发明的金属陶瓷材料具备了良好的耐腐蚀性，当氧化铝32-46份、碳化硅17-25份、碳化钛12-22份、氮化钽4-7份、铁11-16份、银3-6份、铬2-4份、镍5-10份时，在5wt%的硫酸溶液和20wt%的氢氧化钠溶液中腐蚀12h后，本发明的金属陶瓷材料腐蚀情况较少，只是金属陶瓷材料的色泽略有变化，未有斑点、腐蚀坑、脱落现象产生，具备了优良的耐腐蚀性能。
 
具体实施方式
实施例1
（1）按重量分别取氧化铝46Kg、碳化硅17Kg、碳化钛22Kg、氮化钽4Kg、铁11Kg、银6Kg、铬2Kg、镍5Kg，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为40min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为45:1，球磨机转速250r/min，球磨时间为50min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为930℃，烧结时间为3.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
实施例2
（1）按重量分别取氧化铝32Kg、碳化硅25Kg、碳化钛12Kg、氮化钽7Kg、铁16Kg、银3Kg、铬4Kg、镍10Kg，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为20min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为60:1，球磨机转速为200r/min，球磨时间为90min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为1030℃，烧结时间为1.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
实施例3
（1）按重量分别取氧化铝35Kg、碳化硅19Kg、碳化钛15Kg、氮化钽5Kg、铁12Kg、银4Kg、铬4Kg、镍8Kg，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为40min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为45:1，球磨机转速为200r/min，球磨时间为50min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为1030℃，烧结时间为3.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
实施例4
（1）按重量分别取氧化铝42Kg、碳化硅23Kg、碳化钛20Kg、氮化钽6Kg、铁14Kg、银5Kg、铬3Kg、镍6Kg，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为20min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为60:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为90min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为930℃，烧结时间为1.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
实施例5
（1）按重量分别取氧化铝38Kg、碳化硅21Kg、碳化钛18Kg、氮化钽6Kg、铁13Kg、银5Kg、铬3Kg、镍7Kg，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为30min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为50:1，球磨机转速为220r/min，球磨时间为70min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为980℃，烧结时间为3h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
对比例
（1）按重量分别取氧化铝42Kg、铁14Kg、银5Kg、铬3Kg、镍6Kg，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为20min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为60:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为90min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为930℃，烧结时间为1.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
测试了实施例1至5和对比例的金属陶瓷材料的耐腐蚀性能，将实施例1至5和对比例的金属陶瓷材料分别放在5wt%的硫酸溶液中和20wt%的氢氧化钠的溶液中，放置12h，观察12h后金属陶瓷材料的变化。
实施例1和实施例2的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了12h后，无斑点、腐蚀坑情况，有较为明显的色泽变暗。
实施例3和实施例4的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了12h后，无斑点、腐蚀坑情况，略有色泽变暗。
实施例5的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了12h后，无斑点、腐蚀坑情况，色泽几乎无变化。
对比例的金属陶瓷材料在酸液和碱液中放置了12h后，有斑点产生，色泽非常明显的变暗。

Claims (8)

1.一种耐腐蚀的金属陶瓷材料，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料包括下述重量份的成分：
氧化铝        32-46份、
碳化硅        17-25份、
碳化钛        12-22份、
氮化钽        4-7份、
铁            11-16份、
银            3-6份、
铬            2-4份、
镍            5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料包括下述重量份的成分：
氧化铝        35-42份、
碳化硅        19-23份、
碳化钛        15-20份、
氮化钽        5-6份、
铁            12-14份、
银            4-5份、
铬            3-4份、
镍            6-8份。
3.一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法步骤如下：
（1）按重量分别取氧化铝32-46份、碳化硅17-25份、碳化钛12-22份、氮化钽4-7份、铁11-16份、银3-6份、铬2-4份、镍5-10份，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为20min-40min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为45:1-60:1，球磨机转速为200-250r/min，球磨时间为50-90min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为930-1030℃，烧结时间为1.5-3.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法步骤如下：
（1）按重量分别取氧化铝35-42份、碳化硅19-23份、碳化钛15-20份、氮化钽5-6份、铁12-14份、银4-5份、铬3-4份、镍6-8份，将上述组成成分进行均匀混合，上述的原料投入高速混合机中进行搅拌混合，混合时间为20min-40min；
（2）将步骤（1）的混合料用球磨机进行球磨，球料比为45:1-60:1，球磨机转速为200-250r/min，球磨时间为50-90min；
（3）把步骤（2）球磨后的混合料粉末在真空下进行加热压制，投入热压炉中，热压炉进行升温，升温速率为10℃/min，升温至620℃时保温45min，再按照25℃/min的升温速率升至温度为930-1030℃，烧结时间为1.5-3.5h，再降温，降温速率为40℃/min，降低至室温后制备得到耐腐蚀的金属陶瓷材料。
5.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中氧化铝为38份、碳化硅为21份。
6.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中碳化钛为18份、氮化钽为6份。
7.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中铁为13份、银为5份。
8.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐腐蚀的金属陶瓷材料的制备方法中铬为3份、镍为7份。
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