CN114505484A - 一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐磨板技术领域，尤其涉及一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法。具体的包括以下步骤：S1、备料；S2、混合物的制备；S3、铺料；S4、液相烧结，将铺设好的混合物与固定金属网，一同放入高温炉内加热进行液相烧结，温度设定介于金属网熔点与填充于陶瓷颗粒周围的金属粉中间，即填充的金属粉得以产生液相烧结的温度，可以在上方可以放置金属钼板配合烧结；S5、冷却。本发明的有益之处：采用金属粉与陶瓷颗粒混拌成形烧结方式，可藉由控制陶瓷颗粒与金属粉末的混合比例及烧结温度时间，加以重物加压之简单辅助，能得到孔隙度<10％之复合耐磨材料。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨板技术领域，尤其涉及一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法。
背景技术
氧化物陶瓷具有很高的硬度及耐磨性且价格便宜，但由于其质脆易碎常不易直接使用于高度磨耗且须具备一定抗冲击性的使用环境中。因此，发展可结合陶瓷与金属基地的特性，制作成金属基陶瓷复合材料，结合金属基地相的支撑性及韧性与陶瓷强化相的硬度及耐磨性，能更适用于实际抗磨耗的应用场合，如物料输送的耐磨溜槽、衬板等。
但由于氧化物陶瓷密度远低于铁基金属材料，且普遍与液态铁基金属材料的润湿性不佳，因此陶瓷材料常于铸造制作过程中浮于金属融汤表面，不易均匀分散在金属基地相中，难以达到最佳的强化效果，因此需要设计出一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，其特征在于：具体的包括以下步骤：
S1、备料，挑选金属基材，选用熔点较低的合金粉末，通过液相烧结制程形成连续致密化的金属基材；
S2、混合物的制备，将陶瓷颗粒和挑选好较细的金属粉末按照一定的配比进行混合，使得陶瓷颗粒均匀的分散于金属粉末中，在搅拌过程中添加有机或无机溶液配合搅拌；
S3、铺料，将混拌好的金属粉末和陶瓷颗粒混合物均匀的铺平，并在上方覆盖固定金属网，可多层重复铺设至所需厚度；
S4、液相烧结，将铺设好的混合物与固定金属网，一同放入高温炉内加热进行液相烧结，温度设定介于金属网熔点与填充于陶瓷颗粒周围的金属粉中间，即填充的金属粉得以产生液相烧结的温度，可以在上方可以放置金属钼板配合烧结；
S5、冷却，将烧结好后，取出，进行冷却，冷却后可得一层或多层之金属机陶瓷强化复合板材。
优选的，陶瓷颗粒与金属粉末的混拌的重量比例为1：1到1：5之间。
优选的，每层铺设的混和物厚度，与两层金属网间距约2-5倍陶瓷颗粒平均直径大小。
优选的，金属网选用熔点较高的金属网。
优选的，液相烧结的温度在1000-1600度之间。
本发明的有益效果是：本发明采用金属粉与陶瓷颗粒混拌成形烧结方式，可藉由控制陶瓷颗粒与金属粉末的混合比例及烧结温度时间，加以重物加压之简单辅助，能得到孔隙度<10％之复合耐磨材料；
2、透过金属网与填充用金属粉的熔点温度差，加热后熔点低的致密填充金属粉会融化成为金属基地相，使氧化物陶瓷颗粒紧密镶嵌其中；并由于液态金属高表面张力的缘故，液相烧结过程中填充的金属粉末会逐渐收缩体积致密化，减少孔隙；高熔点为融化之金属网可以有效固定陶瓷颗粒分布，使陶瓷颗粒不因密度低而在金属基地液相烧结过程中浮起偏析，故氧化物陶瓷颗粒能均匀分散于金属基陶瓷复合材料中，且可根据特需需求，调整固定用金属网、填充用金属粉及氧化物陶瓷成分，满足如耐温性或耐腐蚀性等特性。
附图说明
图1为本发明一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法的铺设示意图；
图2为本发明一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法的产品示意图；
图中：1、金属粉末；2、陶瓷颗粒；3、金属网、4、混合物。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1至图2，本实施案例是一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，其特征在于：具体的包括以下步骤：
S1、备料，挑选金属基材，选用熔点较低的合金粉末，通过液相烧结制程形成连续致密化的金属基材；金属基材相选用熔点较低的高铬铸铁粉、球墨铸铁粉或铁基自熔合金粉末。
S2、混合物的制备，将陶瓷颗粒2和挑选好较细的金属粉末1按照一定的配比进行混合，使得陶瓷颗粒均匀的分散于金属粉末中，在搅拌过程中添加有机或无机溶液配合搅拌；有机或无机溶液(例如酒精、石油醚、石蜡等)减少流动性，帮助混拌均匀避免陶瓷颗粒偏析分布不均匀。
S3、铺料，将混拌好的金属粉末和陶瓷颗粒混合物4均匀的铺平，并在上方覆盖固定金属网，可多层重复铺设至所需厚度；
S4、液相烧结，将铺设好的混合物与固定金属网3，一同放入高温炉内加热进行液相烧结，温度设定介于金属网熔点与填充于陶瓷颗粒周围的金属粉中间，即填充的金属粉得以产生液相烧结的温度，可以在上方可以放置金属钼板配合烧结；例如铁网熔点约1500度，高铬铸铁熔点约1300度，加热温度可设定于1400度，使得金属粉末可达液相烧结温度，融化包覆陶瓷颗粒，但金属网不会融化，可达到固定支撑分散陶瓷颗粒作用。上方可以放置金属钼板，藉由钼板重量加压增加烧结致密度。冷却后可得一层或多层之金属机陶瓷强化复合板材；
S5、冷却，将烧结好后，取出，进行冷却，冷却后可得一层或多层之金属机陶瓷强化复合板材。
陶瓷颗粒与金属粉末的混拌的重量比例为1：1到1：5之间。
每层铺设的混和物厚度，与两层金属网间距约2-5倍陶瓷颗粒平均直径大小。间距太大陶瓷颗粒容易因烧结过程中与液化金属的密度差，偏析悬浮至较上方区域；间距太小则金属粉末总量太少，液相烧结体积收缩后金属基地相可能体积分率不足，致密度不佳。
金属网选用熔点较高的金属网。作用为固定烧结制程中与液态或半液态的金属基地相与陶瓷颗粒均匀分布，可避免陶瓷颗粒因密度差而偏析。液相烧结的温度在1000-1600度之间。
实施案例1，选取氧化铝陶瓷颗粒，平均粒径2mm，18目纯铁网，高铬铸铁粉规格KmTBCr26或ASTM A532-III，粒径40目以下，按照氧化铝陶瓷颗粒与高铬铸铁粉重量比例1：2，进行混合搅拌，在混合搅拌过程中添加适量的有机或无机溶剂(例如酒精、石油醚、石蜡等)减少流动性，帮助混拌均匀避免氧化铝陶瓷颗粒偏析分布不均匀，将混拌好的高铬铸铁粉与氧化铝陶瓷颗粒混和物均匀铺平，上方覆盖固定用18目纯铁网，并重复铺设，铺设多层，每层铺设的混和物厚度，与两层18目纯铁网间距约3倍陶瓷颗粒平均直径大小，在上面放置金属钼板，铺设好之混合物与固定用铁网，一同放入高温炉内加热进行液相烧结，加热温度1400度进行烧结，持续4小时，烧结完成后，取出冷却，得到多层之金属机陶瓷强化复合板材。
实施案例2，选取氧化硅陶瓷颗粒，平均粒度1mm，50目304不锈钢铁网，球墨铸铁粉，粒度100目以下，按照氧化硅陶瓷颗粒与球墨铸铁粉重量比例1：5，进行混合搅拌，在混合搅拌过程中添加适量的有机或无机溶剂(例如酒精、石油醚、石蜡等)减少流动性，帮助混拌均匀避免氧化硅陶瓷颗粒偏析分布不均匀，将混拌好的球墨铸铁粉与氧化硅陶瓷颗粒混和物均匀铺平，上方覆盖固定用50目304不锈钢铁网，每层铺设的混和物厚度，与两层50目304不锈钢铁网间距约2.5倍陶瓷颗粒平均直径大小，在上面放置金属钼板，铺设好之混合物与固定用铁网，一同放入高温炉内加热进行液相烧结，加热加热温度1350度，持温时间2小时，烧结完成后，取出冷却，得到单层之金属机陶瓷强化复合板材。
本发明的有益之处：
1、本发明采用金属粉与陶瓷颗粒混拌成形烧结方式，可藉由控制陶瓷颗粒与金属粉末的混合比例及烧结温度时间，加以重物加压之简单辅助，能得到孔隙度<10％之复合耐磨材料；
2、透过金属网与填充用金属粉的熔点温度差，加热后熔点低的致密填充金属粉会融化成为金属基地相，使氧化物陶瓷颗粒紧密镶嵌其中；并由于液态金属高表面张力的缘故，液相烧结过程中填充的金属粉末会逐渐收缩体积致密化，减少孔隙；高熔点为融化之金属网可以有效固定陶瓷颗粒分布，使陶瓷颗粒不因密度低而在金属基地液相烧结过程中浮起偏析，故氧化物陶瓷颗粒能均匀分散于金属基陶瓷复合材料中，且可根据特需需求，调整固定用金属网、填充用金属粉及氧化物陶瓷成分，满足如耐温性或耐腐蚀性等特性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，其特征在于：具体的包括以下步骤：
S1、备料，挑选金属基材，选用熔点较低的合金粉末，通过液相烧结制程形成连续致密化的金属基材；
S2、混合物的制备，将陶瓷颗粒和挑选好较细的金属粉末按照一定的配比进行混合，使得陶瓷颗粒均匀的分散于金属粉末中，在搅拌过程中添加有机或无机溶液配合搅拌；
S3、铺料，将混拌好的金属粉末和陶瓷颗粒混合物均匀的铺平，并在上方覆盖固定金属网，可多层重复铺设至所需厚度；
S4、液相烧结，将铺设好的混合物与固定金属网，一同放入高温炉内加热进行液相烧结，温度设定介于金属网熔点与填充于陶瓷颗粒周围的金属粉中间，即填充的金属粉得以产生液相烧结的温度，可以在上方可以放置金属钼板配合烧结；
S5、冷却，将烧结好后，取出，进行冷却，冷却后可得一层或多层之金属机陶瓷强化复合板材。
2.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，其特征在于：陶瓷颗粒与金属粉末的混拌的重量比例为1：1到1：5之间。
3.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，其特征在于：每层铺设的混和物厚度，与两层金属网间距约2-5倍陶瓷颗粒平均直径大小。
4.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，其特征在于：金属网选用熔点较高的金属网。
5.根据权利要求1所述的一种金属基陶瓷复合耐磨板制造方法，其特征在于：液相烧结的温度在1000-1600度之间。
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