一种粘接剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种粘接剂及其制备方法和应用，所述粘接剂主要由下述两部分混合而成：粉体部分，其主要由α

【技术实现步骤摘要】
一种粘接剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种粘接剂及其制备方法和在制备陶瓷颗粒增强金属基耐磨复合材料过程中的应用。

技术介绍

[0002]陶瓷颗粒增强金属基耐磨复合材料(以下简称“陶瓷金属复合材料”或“复合材料”)是将高硬度的耐磨陶瓷颗粒与金属材料复合，把陶瓷颗粒的高硬度、高耐磨性同金属材料的韧性相结合，在耐磨件的工作表面形成一定厚度的陶瓷金属复合层，以复合层承受磨损，金属基体起承载作用。这种局部复合的方式既能提高耐磨件的耐磨性，又能保证其整体韧性。
[0003]金属基体对增强颗粒起支撑作用，必须有一定的强度和韧性，主要为各种耐磨铸铁和合金钢，根据复合材料的具体使用工况选用合适的基体。陶瓷颗粒是复合材料中的主要耐磨相，必须具有比基体更高的硬度才能有效地保护基体，同时陶瓷颗粒要与基体具有良好的界面结合性能，保证在服役过程中不会整体脱落。
[0004]陶瓷金属复合材料的制备多采用铸渗法，如CN103143699A公开的金属
‑
陶瓷预制件复合增强耐磨件及其制备方法。一般先将陶瓷颗粒与粘结剂混合，置于预制体成型模具中固化，然后烧结得到多孔预制体，然后浇铸金属液于孔隙中。预制体成型模具可以是蜂窝状，由此形成蜂窝状的多孔预制体，将金属液浇铸于蜂窝孔隙中。
[0005]但现有技术采用的粘结剂并不理想，主要表现在固化速度慢，影响生产效率，初始固化后强度不高，影响脱模，同时烧结后的预制体强度不高，金属液浇铸过程中容易溃散漂浮。

技术实现思路

>[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种适用于制备陶瓷颗粒增强金属基耐磨复合材料的粘接剂及其制备方法和应用，以缩短固化时间，提高预制体强度。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0008]一种粘接剂，所述粘接剂主要由下述两部分混合而成：
[0009]粉体部分，其主要由α
‑
Al2O3粉、硅微粉、ZrO2粉、Mn
‑
Fe粉和Ni粉，经煅烧处理而成；
[0010]液体部分，其主要由铝溶胶和硅溶胶混合而成。
[0011]在一些实施例中，粉体部分和液体部分的质量比为1:1～10。
[0012]在一些实施例中，α
‑
Al2O3粉含量为50
‑
80％，硅微粉含量为10
‑
40％，ZrO2粉含量为2
‑
15％，Mn
‑
Fe粉和Ni粉共计0.5
‑
8％，基于粉体部分总质量。
[0013]在一些实施例中，铝溶胶和硅溶胶质量比为1:0.5～3。
[0014]一种所述粘接剂的制备方法，包括：
[0015]将粉体部分的各原料混合研磨后，在1000℃以上的温度煅烧处理；
[0016]将煅烧后的粉体部分粉碎后，与液体部分混匀得到所述粘接剂。
[0017]在一些实施例中，所述煅烧保温时间为2～3小时。
[0018]一种所述粘接剂的应用，将所述粘接剂用于制备陶瓷颗粒增强金属基耐磨复合材料，包括：
[0019]使陶瓷颗粒表面覆盖一层所述粘接剂；
[0020]将覆盖粘接剂的陶瓷颗粒在预制体成型模具中进行固化，制成多孔预制体；
[0021]将多孔预制体烧结后浇铸金属液，制成陶瓷颗粒增强金属基耐磨复合材料。
[0022]在一些实施例中，所述固化为物理烘干固化。
[0023]在一些实施例中，所述固化为在二氧化碳氛围中进行化学反应固化。
[0024]在一些实施例中，所述固化时间<5min。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术的粘接剂由粉体部分和液体部分制成，其中的粉体部分主要起对陶瓷表面改性的作用，增强陶瓷与金属液之间的润湿性，使陶瓷与基体界面接触良好。液体部分起粘接作用，通过低温固化，预制体强度可满足脱模要求，简化了脱模过程，高温烧结后预制体强度增加，可满足高温金属液铸渗的要求。而且，采用本专利技术的粘接剂进行化学反应固化，固化时间短，只需要几分钟(<5min)即可，大大提高了生产效率，降低了成本。同时，本专利技术的粘接剂易于储存，无气味挥发。本专利技术的技术易于实现工业化生产。
[0027]本专利技术的粘接剂适合于WC、TiC、Al2O3、ZrO2、ZTA、SiC等陶瓷颗粒增强的金属基复合材料。
具体实施方式
[0028]为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0029]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0030]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0031]本专利技术的粘接剂主要由粉体部分和液体部分两部分混合而成。以下进行详述。
[0032]粉体部分
[0033]粉体部分包括α
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Al2O3粉、硅微粉、ZrO2粉、Mn
‑
Fe粉和Ni粉。
[0034]α
‑
Al2O3粉可以市购或采用现有方法制备。α
‑
Al2O3是氧化铝最密堆积、最稳定的状态，在后续煅烧过程中再不会发生晶型转变。在一些具体实施例中，α
‑
Al2O3晶粒尺寸＜0.5μm，粒径＜1μm，纯度＞96％。在一些具体实施例中，其含量为50
‑
80％，更优选60
‑
70％，基于粉体部分总质量。
[0035]硅微粉即石英粉，可以市购或采用现有方法制备。在一些具体实施例中，硅微粉粒径
‑
1200目。在一些具体实施例中，其含量为10
‑
40％，更优选20
‑
30％，基于粉体部分总质量。
[0036]ZrO2粉可以市购或采用现有方法制备。在一些具体实施例中，其含量为2
‑
15％，更
优选5
‑
10％，基于粉体部分总质量。
[0037]Mn
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Fe粉是锰和铁组成的合金粉，对其中的碳含量并无限制，可以市购或采用现有方法制备。Ni粉可以市购或采用现有方法制备。Mn
‑
Fe粉和Ni粉共计0.5
‑
8％，更优选1
‑
5％，基于粉体部分总质量。Mn
‑
Fe粉和Ni粉的质量比可以具有较宽的范围，例如1:0.1～10，更优选1:0.5～2。
[0038]粉体部分的制备一般经研磨、煅烧再粉碎。
[0039]研磨可以采用公知的方法和设备，例如球磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘接剂，其特征在于，所述粘接剂主要由下述两部分混合而成：粉体部分，其主要由α
‑
Al2O3粉、硅微粉、ZrO2粉、Mn
‑
Fe粉和Ni粉，经煅烧处理而成；液体部分，其主要由铝溶胶和硅溶胶混合而成。2.根据权利要求1所述的粘接剂，其特征在于，粉体部分和液体部分的质量比为1:1～10。3.根据权利要求1或2所述的粘接剂，其特征在于，α
‑
Al2O3粉含量为50
‑
80％，硅微粉含量为10
‑
40％，ZrO2粉含量为2
‑
15％，Mn
‑
Fe粉和Ni粉共计0.5
‑
8％，基于粉体部分总质量。4.根据权利要求1或2所述的粘接剂，其特征在于，铝溶胶和硅溶胶质量比为1:0.5～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨政，陈浩，汤志军，
申请(专利权)人：湖南精城特种陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：