本發(fā)明屬于新型陶瓷材料領(lǐng)域，特別涉及一種金屬陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等，常見的陶瓷材料有粘土、氧化鋁、高嶺土等，陶瓷材料一般硬度較高，但可塑性較差，傳統(tǒng)的陶瓷由于熱膨脹系數(shù)大，韌性差，耐磨性差，在高溫環(huán)境下容易破碎，因此其應(yīng)用領(lǐng)域受到很大的限制，金屬材料具有抗熱震性、韌性好等特點，因而可以在許多領(lǐng)域中都得到廣泛應(yīng)用，但是它又因易氧化和高溫強度不高等缺點限制了發(fā)展，而陶瓷材料具有硬度高，耐熱性好，耐腐蝕等特點，如果通過一定的工藝方法將他們結(jié)合起來制成金屬陶瓷，則可兼有二者的優(yōu)點。金屬陶瓷是由陶瓷和粘接金屬組成的非均質(zhì)的復(fù)合材料。陶瓷主要是氧化鋁、氧化鋯等耐高溫氧化物或它們的固溶體，粘接金屬主要是鉻、鉬、鎢、鈦等高熔點金屬。將陶瓷和粘接金屬研磨混合均勻，成型后在不活潑氣氛中燒結(jié)，就可制得金屬陶瓷。金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點，它密度小、硬度高、耐磨、導(dǎo)熱性好，得到廣泛應(yīng)用。目前常用的金屬陶瓷材料主要集中在碳化鎢上，其主要成分是碳化鎢和一定的粘結(jié)相金屬（鎳、鉬等）組成。碳化鎢在硬度、韌性和抗彎強度等方面都具有比較好的性能，但是由于鎢本身密度很高，碳化鎢材料的密度限制了其進一步應(yīng)用，同時在耐高溫方面存在不足；因此，本發(fā)明即是找到一種耐腐蝕、硬度高、高溫穩(wěn)定性能佳的金屬陶瓷材料。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種金屬陶瓷材料及其制備方法，不使用碳化鎢的前提下，獲得一種耐腐蝕、硬度高、高溫穩(wěn)定性能佳的金屬陶瓷材料。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種金屬陶瓷材料，包含如下重量組份的各物質(zhì)：氧化鋁4-8份、氯化鑭3-7份、三氧化二錫2-7份、二氧化鈦5-10份、硅酸鋁8-12份、碳酸鉬6-10份、鋅粉7-12份、鉻粉3-6份、錳粉4-10份、硼酸鋯3-8份、偏磷酸釩2-5份、硅化鉬2-7份。進一步的，所述氧化鋁5-7份、氯化鑭4-7份、三氧化二錫3-6份、二氧化鈦6-9份、硅酸鋁9-11份、碳酸鉬7-10份、鋅粉8-11份、鉻粉4-6份、錳粉5-8份、硼酸鋯4-7份、偏磷酸釩3-5份、硅化鉬2-5份。進一步的，所述氧化鋁6份、氯化鑭5份、三氧化二錫5份、二氧化鈦8份、硅酸鋁10份、碳酸鉬9份、鋅粉10份、鉻粉5份、錳粉7份、硼酸鋯5份、偏磷酸釩4份、硅化鉬3份。一種金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：S1：將氧化鋁4-8份、氯化鑭3-7份、三氧化二錫2-7份、二氧化鈦5-10份、硅酸鋁8-12份、碳酸鉬6-10份、鋅粉7-12份、鉻粉3-6份、錳粉4-10份、硼酸鋯3-8份、偏磷酸釩2-5份、硅化鉬2-7份加入球磨機中進行球磨，球料比為35：1-50：1，球磨機轉(zhuǎn)速為350-500rpm，球磨1-2.5h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度150-200℃，轉(zhuǎn)速250-350rpm下攪拌反應(yīng)30-50min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率15-20℃/min先升溫度至500-600℃，保溫反應(yīng)40-60min；再以速率25-30℃/min升溫至700-800℃，保溫反應(yīng)30-40min；隨后以速率30-35℃/min升溫至1000-1150℃，保溫反應(yīng)1.5-2.5h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。進一步的，步驟S1中所述球料比為45：1，球磨機轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨1.5h。進一步的，步驟S2中在溫度180℃，轉(zhuǎn)速300rpm下攪拌反應(yīng)45min。進一步的，步驟S3中以速率18℃/min先升溫度至580℃，保溫反應(yīng)50min；再以速率25℃/min升溫至750℃，保溫反應(yīng)35min；隨后以速率32℃/min升溫至1100℃，保溫反應(yīng)2h。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：本發(fā)明所述一種金屬陶瓷材料的制備方法，與傳統(tǒng)的金屬陶瓷材料配方相比而言，通過加入鉻粉和錳粉，大幅度降低了材料的應(yīng)用成本，節(jié)約鎢資源，同時提高了該材料的強度和硬度；通過加入硼酸鋯和偏磷酸釩提高該材料的高溫穩(wěn)定性能；通過加入氯化鑭和硅化鉬提高材料的耐腐蝕性能；該材料制備工藝簡便，易推廣，其優(yōu)異的綜合性能，使其應(yīng)用更為廣泛和普遍。具體實施方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1S1：將氧化鋁4份、氯化鑭3份、三氧化二錫2份、二氧化鈦5份、硅酸鋁8份、碳酸鉬6份、鋅粉7份、鉻粉3份、錳粉4份、硼酸鋯3份、偏磷酸釩2份、硅化鉬2份加入球磨機中進行球磨，球料比為35：1，球磨機轉(zhuǎn)速為350rpm，球磨1h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度150℃，轉(zhuǎn)速250rpm下攪拌反應(yīng)30min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率15℃/min先升溫度至500℃，保溫反應(yīng)40min；再以速率25℃/min升溫至700℃，保溫反應(yīng)30min；隨后以速率30℃/min升溫至1000℃，保溫反應(yīng)1.5h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。對比例1S1：將氧化鋁4份、三氧化二錫2份、二氧化鈦5份、硅酸鋁8份、碳酸鉬6份、鋅粉7份加入球磨機中進行球磨，球料比為35：1，球磨機轉(zhuǎn)速為350rpm，球磨1h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度150℃，轉(zhuǎn)速250rpm下攪拌反應(yīng)30min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率15℃/min先升溫度至500℃，保溫反應(yīng)40min；隨后以速率30℃/min升溫至1000℃，保溫反應(yīng)1.5h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。實施例2S1：將氧化鋁8份、氯化鑭7份、三氧化二錫7份、二氧化鈦10份、硅酸鋁12份、碳酸鉬10份、鋅粉12份、鉻粉6份、錳粉10份、硼酸鋯8份、偏磷酸釩5份、硅化鉬7份加入球磨機中進行球磨，球料比為50：1，球磨機轉(zhuǎn)速為500rpm，球磨2.5h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度200℃，轉(zhuǎn)速350rpm下攪拌反應(yīng)50min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率20℃/min先升溫度至600℃，保溫反應(yīng)60min；再以速率30℃/min升溫至800℃，保溫反應(yīng)40min；隨后以速率35℃/min升溫至1150℃，保溫反應(yīng)2.5h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。對比例2S1：將氧化鋁8份、三氧化二錫7份、二氧化鈦10份、硅酸鋁12份、碳酸鉬10份、鋅粉12份加入球磨機中進行球磨，球料比為50：1，球磨機轉(zhuǎn)速為500rpm，球磨2.5h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度200℃，轉(zhuǎn)速350rpm下攪拌反應(yīng)50min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率20℃/min先升溫度至600℃，保溫反應(yīng)60min；隨后以速率35℃/min升溫至1150℃，保溫反應(yīng)2.5h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。實施例3S1：將氧化鋁5份、氯化鑭4份、三氧化二錫3份、二氧化鈦6份、硅酸鋁9份、碳酸鉬7份、鋅粉8份、鉻粉4份、錳粉5份、硼酸鋯4份、偏磷酸釩3份、硅化鉬2份加入球磨機中進行球磨，球料比為40：1，球磨機轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨1.5h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度150℃，轉(zhuǎn)速250rpm下攪拌反應(yīng)30min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率15℃/min先升溫度至500℃，保溫反應(yīng)40min；再以速率25℃/min升溫至700℃，保溫反應(yīng)30min；隨后以速率30℃/min升溫至1000℃，保溫反應(yīng)1.5h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。實施例4S1：將氧化鋁7份、氯化鑭7份、三氧化二錫6份、二氧化鈦9份、硅酸鋁11份、碳酸鉬10份、鋅粉11份、鉻粉6份、錳粉8份、硼酸鋯7份、偏磷酸釩5份、硅化鉬5份加入球磨機中進行球磨，球料比為45：1，球磨機轉(zhuǎn)速為450rpm，球磨2h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度180℃，轉(zhuǎn)速300rpm下攪拌反應(yīng)50min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率20℃/min先升溫度至600℃，保溫反應(yīng)60min；再以速率30℃/min升溫至800℃，保溫反應(yīng)40min；隨后以速率35℃/min升溫至1150℃，保溫反應(yīng)2.5h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。實施例5S1：將氧化鋁6份、氯化鑭5份、三氧化二錫5份、二氧化鈦8份、硅酸鋁10份、碳酸鉬9份、鋅粉10份、鉻粉5份、錳粉7份、硼酸鋯5份、偏磷酸釩4份、硅化鉬3份加入球磨機中進行球磨，球料比為45：1，球磨機轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨1.5h；S2：將步驟S1中所得混合料加入高速混合機中，在溫度180℃，轉(zhuǎn)速300rpm下攪拌反應(yīng)45min；S3：將步驟S2中所得混合料放入高溫焙燒爐中焙燒，以速率18℃/min先升溫度至580℃，保溫反應(yīng)50min；再以速率25℃/min升溫至750℃，保溫反應(yīng)35min；隨后以速率32℃/min升溫至1100℃，保溫反應(yīng)2h；待反應(yīng)冷卻至室溫后即可得到所述金屬陶瓷材料。將上述各個實施例和對比例得到的金屬陶瓷材料在700℃鋁液中腐蝕10h，測試其耐腐蝕性能；并測試其強度和耐高溫性能；結(jié)果如下：實驗平均腐蝕速率（mm/h）硬度（HRA）抗彎強度（N/mm2）800℃下硬度（HRA）實施例14.8×10-586.5112083.4對比例18.0×10-348.776520.4實施例24.3×10-587123582.8對比例210.0×10-350.682021.5實施例34.0×10-587.6135082.9實施例43.5×10-588.2146086.1實施例53.2×10-589168086.5本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3