CN105950939A - 一种金属陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属陶瓷材料及其制备方法，本发明之金属陶瓷材料包括基质金属组合物和硬质材料组合物；所述基质金属组合物由以下组分所构成：5‑25份Ti、1‑10份Ni、0.5‑5份Co、0.5‑5份Cu、0.5‑5份Mn、0.5‑5份Cr、0‑5份Mo以及0‑10份AlN；所述硬质材料组合物由以下组分所构成：60‑90份TiC、0‑10份AlN、0‑5份NbC、0‑5份Fe2O3以及0‑10份TiAlN；本发明还包括制备方法。本发明之金属陶瓷材料性能好，硬度和抗弯强度提高，耐腐蚀效果好，摩擦系数提高，使用寿命延长；成本降低，适于市场竞争和资源节约；本发明之制备方法简便，易操作，易掌握。

Description

一种金属陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种金属陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
金属陶瓷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，因此，金属陶瓷材料兼具金属和陶瓷的多种优点受到用户的青睐。
目前，常用的金属陶瓷主要集中在碳化钨上，其主要成分是碳化钨和一定的粘结相金属(镍、钼等)组成。碳化钨在硬度、韧性和抗弯强度等方面都具有比较好的性能，但是由于钨本身密度很高，碳化钨材料的密度一直是局限其应用的重要阻碍，导致材料性能一般，硬度和抗弯强度不高，耐腐蚀性效果不佳，摩擦系数不高和使用寿命不长。而且钨的资源有限，价格较高，大量采用碳化钨会使产品的成本较高，不利于市场竞争和资源节约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种性能良好，使用寿命长的金属陶瓷材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，
本发明之金属陶瓷材料，包括基质金属组合物和硬质材料组合物；
所述基质金属组合物由以下组分所构成：5-25份Ti、1-10份Ni、0.5-5份Co、0.5-5份Cu、0.5-5份Mn、0.5-5份Cr、0-5份Mo以及0-10份AlN；
所述硬质材料组合物由以下组分所构成：60-90份TiC、0-10份AlN、0-5份NbC、0-5份Fe2O3以及0-10份TiAlN。
进一步，所述基质金属组合物由以下组分所构成：15份Ti、5份Ni、2.5份Co、2.5份Cu、2.5份Mn、2.5份Cr、2份Mo以及5份AlN；
所述硬质材料组合物由以下组分所构成：75份TiC、5份AlN、2.5份NbC、2份Fe2O3以及5份TiAlN。
进一步，所述基质金属组合物和硬质材料组合物的重量比为6:1-2:1。
进一步，所述基质金属组合物和硬质材料组合物的重量比为4:1。
本发明之金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤为：
(1)制备粉末混合物：将基质金属组合物和硬质材料组合物按照上述配比称重，然后分别研磨为粉末；
(2)成型：从下向上依次浇注硬质材料组合物的粉末、基质金属组合物的粉末和硬质材料组合物的粉末，通过压力成型压制成压坯；
(3)烧结：将压坯置于保护气中进行烧结，先在1000-1200℃下烧结1-2h，然后在1250-1500℃下保温2.5-3.5h，冷却，即制得金属陶瓷材料。
进一步，所述步骤(1)中，研磨在球磨机中。
进一步，所述步骤(2)中，下层的硬质材料组合物的粉末与上层的硬质材料组合物的粉末的重量比为1.8:1-2.2:1。
进一步，所述压力成型为模压、等静压、挤压和轧制中的一种。
进一步，所述步骤(3)中，保护气为氩气或氮气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明之金属陶瓷材料性能好，硬度和抗弯强度提高，耐腐蚀效果好，摩擦系数提高，使用寿命延长；成本降低，适于市场竞争和资源节约；本发明之制备方法简便，易操作，易掌握。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例之金属陶瓷材料，包括基质金属组合物和硬质材料组合物；
所述基质金属组合物由以下组分所构成：10份Ti、2份Ni、1份Co、1份Cu、1份Mn、1份Cr、1份Mo以及1份AlN；
所述硬质材料组合物由以下组分所构成：70份TiC、2份AlN、1份NbC、1份Fe2O3以及2份TiAlN。
本实施例，所述基质金属组合物和硬质材料组合物的重量比为5:1。
本实施例之金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤为：
(1)制备粉末混合物：将基质金属组合物和硬质材料组合物按照上述配比称重，然后分别研磨为粉末，研磨在球磨机中；
(2)成型：从下向上依次浇注硬质材料组合物的粉末、基质金属组合物的粉末和硬质材料组合物的粉末，通过压力成型压制成压坯；
下层的硬质材料组合物的粉末与上层的硬质材料组合物的粉末的重量比为2:1；压力成型为模压。
(3)烧结：将压坯置于氩气中进行烧结，先在1000-1200℃下烧结1-2h，然后在1250-1500℃下保温2.5-3.5h，冷却，即制得金属陶瓷材料。
金属陶瓷材料性能好，硬度和抗弯强度提高，耐腐蚀性效果好，摩擦系数提高，使用寿命延长；成本降低，适于市场竞争和资源节约。
表一与传统金属陶瓷材料相比，新的金属陶瓷材料性能的提高指标
硬度 抗弯强度 耐腐蚀性 摩擦系数 使用寿命
4％ 4％ 6％ 11％ 5％
实施例2
本实施例之金属陶瓷材料，包括基质金属组合物和硬质材料组合物；
所述基质金属组合物由以下组分所构成：15份Ti、5份Ni、2份Co、2份Cu、2份Mn、2份Cr、3份Mo以及4份AlN；
所述硬质材料组合物由以下组分所构成：75份TiC、4份AlN、2份NbC、2份Fe2O2以及4份TiAlN。
本实施例，所述基质金属组合物和硬质材料组合物的重量比为3:1。
本实施例之金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤为：
(1)制备粉末混合物：将基质金属组合物和硬质材料组合物按照上述配比称重，然后分别研磨为粉末，研磨在球磨机中；
(2)成型：从下向上依次浇注硬质材料组合物的粉末、基质金属组合物的粉末和硬质材料组合物的粉末，通过压力成型压制成压坯；
下层的硬质材料组合物的粉末与上层的硬质材料组合物的粉末的重量比为1.9:1；压力成型为等静压。
(3)烧结：将压坯置于氮气中进行烧结，先在1000-1200℃下烧结1-2h，然后在1250-1500℃下保温2.5-3.5h，冷却，即制得金属陶瓷材料。
金属陶瓷材料性能好，硬度和抗弯强度提高，耐腐蚀性效果好，摩擦系数提高，使用寿命延长；成本降低，适于市场竞争和资源节约。
表二与传统金属陶瓷材料相比，新的金属陶瓷材料性能的提高指标
硬度 抗弯强度 耐腐蚀性 摩擦系数 使用寿命
4％ 7％ 3％ 10％ 6％
实施例3
本实施例之金属陶瓷材料，包括基质金属组合物和硬质材料组合物；
所述基质金属组合物由以下组分所构成：20份Ti、8份Ni、4份Co、4份Cu、4份Mn、4份Cr、4份Mo以及8份AlN；
所述硬质材料组合物由以下组分所构成：85份TiC、8份AlN、4份NbC、4份Fe2O3以及8份TiAlN。
本实施例，所述基质金属组合物和硬质材料组合物的重量比为4:1。
本实施例之金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤为：
(1)制备粉末混合物：将基质金属组合物和硬质材料组合物按照上述配比称重，然后分别研磨为粉末，研磨在球磨机中；
(2)成型：从下向上依次浇注硬质材料组合物的粉末、基质金属组合物的粉末和硬质材料组合物的粉末，通过压力成型压制成压坯；
下层的硬质材料组合物的粉末与上层的硬质材料组合物的粉末的重量比为2.1:1；压力成型为挤压。
(3)烧结：将压坯置于氮气中进行烧结，先在1000-1200℃下烧结1-2h，然后在1250-1500℃下保温2.5-3.5h，冷却，即制得金属陶瓷材料。
金属陶瓷材料性能好，硬度和抗弯强度提高，耐腐蚀性效果好，摩擦系数提高，使用寿命延长；成本降低，适于市场竞争和资源节约。
表三与传统金属陶瓷材料相比，新的金属陶瓷材料性能的提高指标
硬度 抗弯强度 耐腐蚀性 摩擦系数 使用寿命
5％ 6％ 4％ 12％ 7％

Claims (9)

1.一种金属陶瓷材料，其特征在于，包括基质金属组合物和硬质材料组合物；
所述基质金属组合物由以下组分所构成：5-25份Ti、1-10份Ni、0.5-5份Co、0.5-5份Cu、0.5-5份Mn、0.5-5份Cr、0-5份Mo以及0-10份AlN；
所述硬质材料组合物由以下组分所构成：60-90份TiC、0-10份AlN、0-5份NbC、0-5份Fe2O3以及0-10份TiAlN。
2.根据权利要求1所述的金属陶瓷材料，其特征在于，所述基质金属组合物由以下组分所构成：15份Ti、5份Ni、2.5份Co、2.5份Cu、2.5份Mn、2.5份Cr、2份Mo以及5份AlN；
所述硬质材料组合物由以下组分所构成：75份TiC、5份AlN、2.5份NbC、2份Fe2O3以及5份TiAlN。
3.根据权利要求1或2所述的金属陶瓷材料，其特征在于，所述基质金属组合物和硬质材料组合物的重量比为6:1-2:1。
4.根据权利要求3所述的金属陶瓷材料，其特征在于，所述基质金属组合物和硬质材料组合物的重量比为4:1。
5.一种如权利要求1-4任一项所述金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤为：
(1)制备粉末混合物：将基质金属组合物和硬质材料组合物按照上述配比称重，然后分别研磨为粉末；
(2)成型：从下向上依次浇注硬质材料组合物的粉末、基质金属组合物的粉末和硬质材料组合物的粉末，通过压力成型压制成压坯；
(3)烧结：将压坯置于保护气中进行烧结，先在1000-1200℃下烧结1-2h，然后在1250-1500℃下保温2.5-3.5h，冷却，即制得金属陶瓷材料。
6.根据权利要求5所述的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，研磨在球磨机中。
7.根据权利要求5所述的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，下层的硬质材料组合物的粉末与上层的硬质材料组合物的粉末的重量比为1.8:1-2.2:1。
8.根据权利要求5或7所述的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述压力成型为模压、等静压、挤压和轧制中的一种。
9.根据权利要求5所述的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，保护气为氩气或氮气。
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