CN104388792A - 一种耐高温的金属陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属陶瓷领域，本发明公开了一种耐高温的金属陶瓷材料及其制备方法，所述的耐高温的金属陶瓷材料包括下述材料：三氧化二镍为11-22份、氧化镁为5-11份、二硼化锆为7-11份、二氧化钍为2-4份、氧化铋为4-7份、锌为5-9份、铜为7-13份、锗为2-4份、铁为12-17份。制备方法步骤如下：（1）将各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合；（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨；（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，将炉内温度升高为720-780℃，保温，继续升高热压炉内温度为1520-1610℃，烧结，冷却，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
Description
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，特别是涉及一种耐高温的金属陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
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。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点 、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨、钼等）及其合金。金属陶瓷材料的耐热特性，决定了金属陶瓷材料在一些情况下的特定用途，专利授权公告号为CN103957619的发明专利公开了一种耐高温的金属陶瓷复合材料。其包括陶瓷粉、粘合剂等。其具有较高的耐热特性，但是其耐热的特性仍有待提高。因此需要一种新的更加耐高温的金属陶瓷材料及其制备方法。
发明内容
要解决的技术问题：在诸如发动机、火花塞等一些经常接触到高温的设备或机械中，存在一些金属陶瓷材料，这些金属陶瓷材料的耐热强度对其正常的使用有较大的作用，较差的耐热强度会缩短其使用的年限，常规的金属陶瓷材料的耐高温温度较低，因此需要开发新的耐高温的金属陶瓷材料及其制备方法。
技术方案：本发明公开了一种耐高温的金属陶瓷材料及其制备方法，所述的耐高温的金属陶瓷材料包括下述重量的材料：
三氧化二镍 11-22份、
氧化镁 5-11份、
二硼化锆 7-11份、
二氧化钍 2-4份、
氧化铋 4-7份、
锌 5-9份、
铜 7-13份、
锗 2-4份、
铁 12-17份。
进一步的，所述的一种耐高温的金属陶瓷材料，包括下述重量的材料：
三氧化二镍 14-20份、
氧化镁 6-9份、
二硼化锆 8-10份、
二氧化钍 3-4份、
氧化铋 4-6份、
锌 6-8份、
铜 8-11份、
锗 2-3份、
铁 13-16份。
更进一步的，所述的一种耐高温的金属陶瓷材料，其特征在于，包括下述重量的材料：
三氧化二镍 17份、
氧化镁 8份、
二硼化锆 9份、
二氧化钍 4份、
氧化铋 5份、
锌 7份、
铜 9份、
锗 3份、
铁 14份。
一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法，步骤如下：
（1）按重量分别取三氧化二镍为11-22份、氧化镁为5-11份、二硼化锆为7-11份、二氧化钍为2-4份、氧化铋为4-7份、锌为5-9份、铜为7-13份、锗为2-4份、铁为12-17份，将上述各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合，混合至均一为止；
（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨；
（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，升温速率为45-70℃/min，将炉内温度升高为720-780℃，在此温度下保温15-30min，保温后将升温速率改为30-40℃/min，继续升高热压炉内温度为1520-1610℃，烧结的时间为2-4.5h，热压炉压力为55-70MPa，之后进行冷却，冷却速度为35-50℃/min，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中球料比为25:1-40:1，球磨机转速为250-300r/min，球磨时间为3-5h。
所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中三氧化二镍为14-20份、氧化镁为6-9份、二硼化锆为8-10份、二氧化钍为3-4份、氧化铋为4-6份、锌为6-8份、铜为8-11份、锗为2-3份、铁为13-16份。
所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中三氧化二镍为17份、氧化镁为8份、二硼化锆为9份、二氧化钍为4份、氧化铋为5份、锌为7份、铜为9份、锗为3份、铁为14份。
所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中烧结的时间为3h。
所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中热压炉压力为65MPa。
有益效果：本发明的耐高温的金属陶瓷材料的组成材料不同于常规的金属陶瓷材料，通过球磨、高温压制得到的金属陶瓷材料具备了非常良好的耐高温强度，在较高的温度下保留了其较高的硬度等其他一些物理性能，可作为耐热的金属陶瓷材料用于发动机、结构件等一些对耐热要求较高的领域中，提高制备的产品的性能。
具体实施方式
实施例1
（1）按重量分别取三氧化二镍为22Kg、氧化镁为11Kg、二硼化锆为7Kg、二氧化钍为2Kg、氧化铋为4Kg、锌为9Kg、铜为13Kg、锗为4Kg、铁为17Kg，将上述各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合，混合至均一为止；（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨，球料比为25:1，球磨机转速为300r/min，球磨时间为5h；（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，升温速率为70℃/min，将炉内温度升高为780℃，在此温度下保温30min，保温后将升温速率改为30℃/min，继续升高热压炉内温度为1610℃，烧结的时间为4.5h，热压炉压力为70MPa，之后进行冷却，冷却速度为50℃/min，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
实施例1的最高耐热温度为1170℃，硬度为95。
实施例2
（1）按重量分别取三氧化二镍为11Kg、氧化镁为5Kg、二硼化锆为11Kg、二氧化钍为4Kg、氧化铋为7Kg、锌为5Kg、铜为7Kg、锗为2Kg、铁为12Kg，将上述各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合，混合至均一为止；（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨，球料比为40:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为3h；（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，升温速率为45℃/min，将炉内温度升高为720℃，在此温度下保温15min，保温后将升温速率改为40℃/min，继续升高热压炉内温度为1520℃，烧结的时间为2h，热压炉压力为55MPa，之后进行冷却，冷却速度为35℃/min，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
实施例2的最高耐热温度为1150℃，硬度为93。
实施例3
（1）按重量分别取三氧化二镍为17Kg、氧化镁为8Kg、二硼化锆为9Kg、二氧化钍为4Kg、氧化铋为5Kg、锌为7Kg、铜为9Kg、锗为3Kg、铁为14Kg，将上述各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合，混合至均一为止；（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨，球料比为35:1，球磨机转速为270r/min，球磨时间为4h；（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，升温速率为60℃/min，将炉内温度升高为740℃，在此温度下保温20min，保温后将升温速率改为35℃/min，继续升高热压炉内温度为1570℃，烧结的时间为3h，热压炉压力为65MPa，之后进行冷却，冷却速度为40℃/min，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
实施例3的最高耐热温度为1290℃，硬度为102。
实施例4
（1）按重量分别取三氧化二镍为14Kg、氧化镁为9Kg、二硼化锆为10Kg、二氧化钍为4Kg、氧化铋为4Kg、锌为8Kg、铜为11Kg、锗为2Kg、铁为16Kg，将上述各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合，混合至均一为止；（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨，球料比为40:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为5h；（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，升温速率为55℃/min，将炉内温度升高为740℃，在此温度下保温25min，保温后将升温速率改为40℃/min，继续升高热压炉内温度为1580℃，烧结的时间为2h，热压炉压力为65MPa，之后进行冷却，冷却速度为45℃/min，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
实施例4的最高耐热温度为1190℃，硬度为94。
实施例5
（1）按重量分别取三氧化二镍为20Kg、氧化镁为6Kg、二硼化锆为8Kg、二氧化钍为3Kg、氧化铋为6Kg、锌为6Kg、铜为8Kg、锗为3Kg、铁为13Kg，将上述各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合，混合至均一为止；（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨，球料比为25:1，球磨机转速为250r/min，球磨时间为3h；（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，升温速率为65℃/min，将炉内温度升高为770℃，在此温度下保温20min，保温后将升温速率改为30℃/min，继续升高热压炉内温度为1530℃，烧结的时间为4h，热压炉压力为60MPa，之后进行冷却，冷却速度为50℃/min，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
实施例5的最高耐热温度为1220℃，硬度为99。
对比例
专利授权公告号为CN103957619，按照其中实施例1的制备方法制备得到的金属陶瓷材料。所述的实施例1的最高耐热温度为1100℃。
Claims (9)
1. 一种耐高温的金属陶瓷材料，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料包括下述重量的材料：
三氧化二镍 11-22份、
氧化镁 5-11份、
二硼化锆 7-11份、
二氧化钍 2-4份、
氧化铋 4-7份、
锌 5-9份、
铜 7-13份、
锗 2-4份、
铁 12-17份。
2. 根据权利要求1所述的一种耐高温的金属陶瓷材料，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料包括下述重量的材料：
三氧化二镍 14-20份、
氧化镁 6-9份、
二硼化锆 8-10份、
二氧化钍 3-4份、
氧化铋 4-6份、
锌 6-8份、
铜 8-11份、
锗 2-3份、
铁 13-16份。
3. 根据权利要求1所述的一种耐高温的金属陶瓷材料，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料包括下述重量的材料：
三氧化二镍 17份、
氧化镁 8份、
二硼化锆 9份、
二氧化钍 4份、
氧化铋 5份、
锌 7份、
铜 9份、
锗 3份、
铁 14份。
4. 一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料的制备方法步骤如下：
（1）按重量分别取三氧化二镍为11-22份、氧化镁为5-11份、二硼化锆为7-11份、二氧化钍为2-4份、氧化铋为4-7份、锌为5-9份、铜为7-13份、锗为2-4份、铁为12-17份，将上述各金属和陶瓷材料用高速混合进行快速混合，混合至均一为止；
（2）将混合均一的材料用球磨机进行球磨；
（3）球磨后将把金属陶瓷材料在热压炉中进行高温压合，升温速率为45-70℃/min，将炉内温度升高为720-780℃，在此温度下保温15-30min，保温后将升温速率改为30-40℃/min，继续升高热压炉内温度为1520-1610℃，烧结的时间为2-4.5h，热压炉压力为55-70MPa，之后进行冷却，冷却速度为35-50℃/min，制备为耐高温的金属陶瓷材料。
5. 根据权利要求4所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中球料比为25:1-40:1，球磨机转速为250-300r/min，球磨时间为3-5h。
6. 根据权利要求4所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中三氧化二镍为14-20份、氧化镁为6-9份、二硼化锆为8-10份、二氧化钍为3-4份、氧化铋为4-6份、锌为6-8份、铜为8-11份、锗为2-3份、铁为13-16份。
7. 根据权利要求4所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中三氧化二镍为17份、氧化镁为8份、二硼化锆为9份、二氧化钍为4份、氧化铋为5份、锌为7份、铜为9份、锗为3份、铁为14份。
8. 根据权利要求4所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中烧结的时间为3h。
9. 根据权利要求4所述的一种耐高温的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的耐高温的金属陶瓷材料的制备方法中热压炉压力为65MPa。
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