一种金属陶瓷复合体及其制备方法技术

为克服现有的金属陶瓷复合体中，金属件硬度低，并且与陶瓷基体结合力弱，外观性能差的问题，本发明专利技术提供了一种金属陶瓷复合体，包括陶瓷基体和金属件；所述陶瓷基体表面具有凹槽，所述金属件填充于所述凹槽内；所述金属件包括锆基合金和位于所述锆基合金内的增强材料，所述增强材料选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、TiN、Al2O3中的一种或多种；所述金属件表面在LAB色度系下的亮度L值为36.92-44.07。同时，本发明专利技术还公开了上述金属陶瓷复合体的制备方法。本发明专利技术提供的金属陶瓷复合体中，金属件表面硬度高，并且与陶瓷基体结合力强，外观性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属陶瓷复合材料领域，尤其涉及一种金属陶瓷复合体及其制备方法。
技术介绍
金属-陶瓷复合耐磨材料主要应用于冶金、建材、矿山、耐火材料及电力等领域物料破碎及研磨装备中的耐磨件，如辊套、衬板、磨环、磨盘等，是为了满足更高的耐磨性要求而研制开发的，金属-陶瓷复合体的性能取决于金属的性能、陶瓷的性能及两者的结合强度。金属-陶瓷复合体优良的性能使其在很多领域中得到应用。例如，现有研究也用来制备同时具有陶瓷或整体镜面效果和金属哑光效果的金属装饰陶瓷制品，具有良好的耐磨性使其应用广泛。目前陶瓷-金属复合体的制备方法主要有粉末冶金、共喷射沉积、搅拌混合、挤压铸造、原位生成等。目前的陶瓷-金属复合体制作工艺复杂、成本较高，复合体中陶瓷的位置及体积分数较难控制，陶瓷的分布不均匀，并且复合体中陶瓷和金属的体积比以及陶瓷的分布情况均不能很好的保证材料良好的综合性能和耐磨性能。因此有人提出先对氧化锆-氧化铝复相蜂窝陶瓷进行预处理和表面活化处理，后固定于铸型中，然后采用铸造工艺浇注高温钢铁金属液的方法，但该方法制得的复合体内部会存在气孔，影响复合体的外观，无法用于制作外观件。一般金属装饰的陶瓷制品采用PVD(物理气相沉积法)工艺沉积金属来制备，但得到的金属层非常薄，与陶瓷基体的结合力不高，制备的金属装饰容易磨损，不仅良品率低，而且应用受限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有的金属陶瓷复合体中，金属件硬度低，并且与陶瓷基体结合力弱，外观性能差的问题，提供一种金属陶瓷复合体。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：提供一种金属陶瓷复合体，包括陶瓷基体和金属件；所述陶瓷基体表面具有凹槽，所述金属件填充于所述凹槽内；所述金属件包括锆基合金和位于所述锆基合金内的增强材料，所述增强材料选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、TiN、Al2O3中的一种或多种；所述金属件表面在LAB色度系下的亮度L值为36.92-44.07。同时，本专利技术还提供了上述金属陶瓷复合体的制备方法，包括如下步骤：S1、将增强材料添加至熔融状态下的锆基合金中，并在保护气氛下混合均匀，得到金属熔液；以所需得到的金属件的总体积为基准，所述增强材料的添加量小于30％；所述增强材料选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、TiN、Al2O3中的一种或多种；S2、提供陶瓷基体，所述陶瓷基体表面具有凹槽；将所述金属熔液注入所述凹槽内；冷却后得到金属陶瓷复合体。本专利技术提供的金属陶瓷复合体中，金属件与陶瓷基体的结合力大于50MPa(剪切强度)，结合力强；并且金属件表面硬度大(大于500Hv)，不易磨损，同时具有良好耐腐蚀性能。另外，该金属陶瓷复合体无气孔等缺陷，同时，金属件表面在LAB色度系下的亮度L值为36.92-44.07，亮度高，外观完美。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的金属陶瓷复合体包括陶瓷基体和金属件；所述陶瓷基体表面具有凹槽，所述金属件填充于所述凹槽内；所述金属件包括锆基合金和位于所述锆基合金内的增强材料，所述增强材料选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、TiN、Al2O3中的一种或多种；所述金属件表面在LAB色度系下的亮度L值为36.92-44.07。根据本专利技术，上述金属陶瓷复合体中，陶瓷基体为主体。具体的，该陶瓷基体在本专利技术中没有特殊限制，可以为本领域技术人员公知的各种陶瓷基体。本专利技术中，优选情况下，采用热膨胀系数为7-10×10-6K-1的陶瓷基体。本专利技术中进一步优选采用氧化锆陶瓷作为陶瓷基体。采用氧化锆陶瓷作为陶瓷基体不仅可与增强材料更好的结合，并且其韧性较高，利于进一步优化金属陶瓷复合体的性能。本专利技术中，上述陶瓷基体表面具有凹槽。该凹槽用于容纳金属件。通常，该凹槽所在区域面积较小，凹槽形成的纹路图案可作为装饰或标志。金属件填充于该凹槽内，形成特定的图案，并在颜色、光泽上替代陶瓷，显示陶瓷镜面效果和金属哑光效果，外观完美。上述凹槽的尺寸可在较大范围内变动，本领域技术人员可根据实际需要进行调整。为提供优异的结合力和抗冷热冲击性能，优选情况下，所述凹槽深度大于0.1mm。根据本专利技术，上述金属陶瓷复合体中，金属件填充于陶瓷基体表面的凹槽内，起到装饰效果。对于该金属件，具体包括锆基合金和位于锆基合金内的增强材料。对于上述锆基合金，优选采用热膨胀系数为9-15×10-6K-1的锆基合金。本专利技术中，优选采用现有技术中公知的锆基非晶合金。上述锆基合金可作为粘结剂，大大提高金属件与陶瓷基体之间的结合力。并且，本专利技术意外发现包括锆基合金和增强材料的金属件与陶瓷基体之间的结合力远高于单纯的锆基合金与陶瓷基体之间的结合力。并且金属件的强度和硬度较单纯的锆基合金也有明显提高。尤其是在陶瓷基体为氧化锆陶瓷的基础上，采用锆基非晶合金利于进一步提高金属件与陶瓷基体之间的结合力和抗冷热冲击性能。本专利技术中，上述增强材料位于锆基合金内。增强材料具体选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、TiN、Al2O3中的一种或多种。具体的，上述增强材料为颗粒状，所述增强材料的粒径D50为0.1-100μm；所述增强材料均匀分散于锆基合金内部。本专利技术所采用的增强材料的熔点(例如W的熔点为3410℃，Mo的熔点为2610℃)均比常规的锆基合金高，利于制备过程中锆基合金与增强材料的有效结合。尤其是在锆基合金为锆基非晶合金时，例如W、Mo等材料与锆基非晶合金具有良好的润湿性，进一步利于锆基合金与增强材料的有效结合。并且，上述增强材料分散于锆基合金内，在制备过程中可有效避免锆基合金(尤其是锆基非晶合金)大面积的成片出现，从而可避免金属件内部孔洞的出现，使其外观品质更高，更适合作为金属装饰的外观件等，应用更广泛。根据本专利技术，优选情况下，所述增强材料的热膨胀系数为3-10×10-6K-1。尤其是在上述陶瓷基体的热膨胀系数为7-10×10-6K-1、锆基合金的热膨胀系数为9-15×10-6K-1的情况下，采用热膨胀系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属陶瓷复合体，其特征在于，包括陶瓷基体和金属件；所述陶瓷基体表面具有凹槽，所述金属件填充于所述凹槽内；所述金属件包括锆基合金和位于所述锆基合金内的增强材料，所述增强材料选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、TiN、Al2O3中的一种或多种；所述金属件表面在LAB色度系下的亮度L值为36.92‑44.07。

【技术特征摘要】
1.一种金属陶瓷复合体，其特征在于，包括陶瓷基体和金属件；
所述陶瓷基体表面具有凹槽，所述金属件填充于所述凹槽内；
所述金属件包括锆基合金和位于所述锆基合金内的增强材料，所述增强材
料选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、
TiN、Al2O3中的一种或多种；
所述金属件表面在LAB色度系下的亮度L值为36.92-44.07。
2.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合体，其特征在于，所述金属件中，
以金属件总体积为基准，所述增强材料的体积百分含量为5％以上至小于30％。
3.根据权利要求2所述的金属陶瓷复合体，其特征在于，所述增强材料为
颗粒状，所述增强材料的粒径D50为0.1-100μm；
所述增强材料均匀分散于锆基合金内部。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的金属陶瓷复合体，其特征在于，所
述增强材料的热膨胀系数为3-10×10-6K-1。
5.根据权利要求4所述的金属陶瓷复合体，其特征在于，所述锆基合金的
热膨胀系数为9-15×10-6K-1。
6.根据权利要求1-3、5中任意一项所述的金属陶瓷复合体，其特征在于，
所述锆基合金为锆基非晶合金。
7.根据权利要求5所述的金属陶瓷复合体，其特征在于，所述陶瓷基体的
热膨胀系数为7-10×10-6K-1。
8.根据权利要求1-3、5、7中任意一项所述的金属陶瓷复合体，其特征在
于，所述陶瓷基体为氧化锆陶瓷。
9.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合体，其特征在于，所述凹槽深度大

\t于0.1mm。
10.一种金属陶瓷复合体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将增强材料添加至熔融状态下的锆基合金中，并在保护气氛下混合均
匀，得到金属熔液；以所需得到的金属件的总体积为基准，所述增强材料的添
加量小于30％；所述增强材料选自W、Mo、Ni、Cr、不锈钢、WC、TiC、SiC、
ZrC、ZrO2、BN、Si3N4、TiN、Al2O3中的一种或多种；
S2、提供陶瓷基体，所述陶瓷基体表面具有凹槽；将所述金属熔液注入所

【专利技术属性】
技术研发人员：宫清，林信平，林勇钊，张法亮，吴波，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44