一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于3D打印技术领域，尤其涉及一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用。本发明专利技术提供了一种复合金属陶瓷的制备方法：步骤一、耐磨相制粒后，冷却后过筛，得第一产物；步骤二、所述第一产物和过渡相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第二产物；步骤三、所述第二产物和增韧基体相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第三产物；步骤四、所述第三产物经激光选区熔化法，得产品；所述耐磨相选自Co‑Cr合金、镍基合金、304不锈钢以及W18高速钢中的一种或多种。经实验测定可得，本发明专利技术提供的技术方案制得的产品，强度可满足刀具切削、矿产开发、盾构工具以及石油钻井应用需求；同时，本发明专利技术中的复合金属陶瓷，可同时提高金属陶瓷的耐磨性和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用
本专利技术属于3D打印
，尤其涉及一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用。
技术介绍
超硬合金的金属陶瓷颗粒作为一类特殊工具材料已经广泛用于刀具切削、矿产开发、基础建设(盾构工具)以及石油钻井等领域。在这些应用中，常规金属陶瓷遇到的最大挑战是无法同时提高耐磨性和断裂韧性，现有技术中的金属陶瓷，在提高其耐磨性的同时，其断裂韧性将会降低，反之亦然。目前盾构领域的金属陶瓷颗粒主要是粗晶粒的传统的均匀显微结构的硬质合金，虽然断裂韧性较高，但耐磨性非常低，成为凿岩刀具寿命短的根本原因。现有技术中，常规金属陶瓷存在着无法同时提高耐磨性和断裂韧性的技术缺陷，使得其应用受到限制。因此，研发出一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用，用于解决现有技术中，常规金属陶瓷存在着无法同时提高耐磨性和断裂韧性的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用，用于解决现有技术中，常规金属陶瓷存在着无法同时提高耐磨性和断裂韧性的技术缺陷。本专利技术提供了一种复合金属陶瓷的制备方法，所述制备方法为：步骤一、耐磨相制粒后，冷却后过筛，得第一产物；步骤二、所述第一产物和过渡相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第二产物；步骤三、所述第二产物和增韧基体相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第三产物；步骤四、所述第三产物经激光选区熔化法，得产品；所述耐磨相选自Co-Cr合金、镍基合金、304不锈钢以及W18高速钢中的一种或多种。优选地，步骤一所述制粒的温度为1350～1450℃，步骤一所述制粒的时间为90min，步骤一所述制粒的压力为20MPa。优选地，所述第一产物的粒径为30～60μm。优选地，步骤二所述湿磨的时间为1～4h，步骤二所述湿磨的转速为150～300r/min。优选地，步骤二所述脱蜡在氢气气氛中进行，步骤二所述脱蜡的温度为300～500℃，步骤二所述脱蜡的时间为1.5～2h。优选地，步骤二所述烧结在真空条件下进行，步骤二所述烧结的温度为1000～1300℃。优选地，步骤三所述湿磨的时间为1～2h，步骤二所述湿磨的转速为100～200r/min。优选地，步骤三所述脱蜡在氢气气氛中进行，步骤三所述脱蜡的温度为300～500℃，步骤三所述脱蜡的时间为0.5～1h。优选地，步骤三所述烧结在真空条件下进行，步骤三所述烧结的温度为1000～1300℃。本专利技术还提供了一种包括以上任意一项所述的制备方法得到的产品在刀具切削、矿产开发、盾构工具以及石油钻井领域的应用。综上所述，本专利技术提供了一种复合金属陶瓷的制备方法，所述制备方法为：步骤一、耐磨相制粒后，冷却后过筛，得第一产物；步骤二、所述第一产物和过渡相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第二产物；步骤三、所述第二产物和增韧基体相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第三产物；步骤四、所述第三产物经激光选区熔化法，得产品；所述耐磨相选自Co-Cr合金、镍基合金、304不锈钢以及W18高速钢中的一种或多种。本专利技术还提供了一种上述制备方法得到的产品在刀具切削、矿产开发、盾构工具以及石油钻井领域的应用。经实验测定可得，本专利技术提供的技术方案制得的产品，强度可满足刀具切削、矿产开发、盾构工具以及石油钻井应用需求；同时，本专利技术中的复合金属陶瓷，可同时提高金属陶瓷的耐磨性和强度。解决了现有技术中，金属陶瓷颗粒存在着无法同时提高耐磨性和断裂韧性的技术缺陷。具体实施方式本专利技术提供了一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用，用于解决现有技术中，常规金属陶瓷存在着无法同时提高耐磨性和断裂韧性的技术缺陷。下面将对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。为了更详细说明本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的一种复合金属陶瓷的制备方法及其应用，进行具体地描述。实施例1本实施例为制备产品1的具体实施例。产品1中，耐磨相、过渡相和增韧基体相的体积比为60:15:38。本实施例中，耐磨相为Co-Cr合金，过渡相为WC-Co合金，增韧基体相为Cu-Ni合金。其中，过渡相中，Co的质量百分含量为15％，WC的粒径为3000nm。耐磨相在压力为20MPa、温度为1400℃条件下制粒90min，冷却至室温后，过40μm筛，得第一产物1。第一产物1和过渡相混合，在200r/min的转速下湿磨3h，得湿磨产物1。湿磨产物1在60℃条件下干燥后，依次经过筛和制粒，得球粒1。球粒1在氢气气氛下，在400℃条件下脱蜡2h，得脱蜡产物1。脱蜡产物1在真空中，1200℃条件下烧结，得第二产物1。第二产物1和增韧基体相混合，在200r/min的转速下湿磨1.5h，得湿磨产物11。湿磨产物11在60℃条件下干燥后，依次经过筛和制粒，得球粒11。球粒11在氢气气氛下，在400℃条件下脱蜡1h，得脱蜡产物11。脱蜡产物11在真空中，1200℃条件下烧结，得第三产物1。第三产物1经激光选区熔化法，得产品1。产品1在SLM(选区激光熔化)类型设备中平铺后在1400～1500℃条件下加热形成当前层；采用激光束按照预设的当前层截面轮廓进行扫描，使产品1烧结，形成截面层。其中，激光束的功率为400W，扫描间距为0.06mm，扫描速度为1000mm/s，光斑直径为70μm，能量密度为107W/cm2。在截面层上再次平铺硬质合金颗粒重复上述步骤的操作过程，直至得到预设形状的硬质合金。实施例2本实施例为制备产品2的具体实施例。产品2中，耐磨相、过渡相和增韧基体相的体积比为70:20:30。本实施例中，耐磨相为镍基合金，过渡相为WC-Co合金，增韧基体相为Co-Ni-Cr-Y合金。其中，过渡相中，Co的质量百分含量为10％，WC的粒径为5000nm。耐磨相在压力为20MPa、温度为1350℃条件下制粒90min，冷却至室温后，过60μm筛，得第一产物2。第一产物2和过渡相混合，在150r/min的转速下湿磨1h，得湿磨产物2。湿磨产物2在60℃条件下干燥后，依次经过筛和制粒，得球粒2。球粒2在氢气气氛下，在300℃条件下脱蜡1.7h，得脱蜡产物2。脱蜡产物2在真空中，1000℃条件下烧结，得第二产物2。第二产物2和增韧基体相混合，在100r/min的转速下湿磨2h，得湿磨产物22。湿磨产物22在60℃条件下干燥后，依次经过筛和制粒，得球粒22。球粒22在氢气气氛下，在400℃条件下脱蜡0.5h，得脱蜡产物22。脱蜡产物22在真空中，1300℃条件下烧结，得第三产物2。第三产物1经激光选区熔化法，得产品2。产品2在SLM(选区激光熔化)类型设备中平铺后在1400～1500℃条件下加热形成当前层；采用激光束按照预设的当前层截面轮廓进行扫描，使产品2烧结，形成截面层。其中，激光束的功率为400W，扫描间距为0.06mm，扫描速度为1000mm/s，光斑直径为70μm，能量密度为107W/cm2。在截面层上再次平铺硬质合金颗粒重复上述步骤的操作过程，直至得到预设形状的硬质合金。实施例3本实施例为制备产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合金属陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：步骤一、耐磨相制粒后，冷却后过筛，得第一产物；步骤二、所述第一产物和过渡相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第二产物；步骤三、所述第二产物和增韧基体相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第三产物；步骤四、所述第三产物经激光选区熔化法，得产品；所述耐磨相选自Co‑Cr合金、镍基合金、304不锈钢以及W18高速钢中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种复合金属陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：步骤一、耐磨相制粒后，冷却后过筛，得第一产物；步骤二、所述第一产物和过渡相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第二产物；步骤三、所述第二产物和增韧基体相混合，依次经湿磨、制粒、脱蜡和烧结，得第三产物；步骤四、所述第三产物经激光选区熔化法，得产品；所述耐磨相选自Co-Cr合金、镍基合金、304不锈钢以及W18高速钢中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一所述制粒的温度为1350～1450℃，步骤一所述制粒的时间为90min，步骤一所述制粒的压力为20MPa。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一产物的粒径为30～60μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二所述湿磨的时间为1～4h，步骤二所述湿磨的转速为150～300r/min。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：滑有录，李扬德，杨洁丹，汤铁装，李卫荣，
申请(专利权)人：东莞宜安科技股份有限公司，东莞市镁安镁业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44