一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术涉及陶瓷领域，具体涉及一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤1，准备金属合金粉末；步骤2，制备氮化铈/二硼化铪复合粉末：（1）制作铈络合物；（2）制作多孔二硼化铪；（3）制作氮化铈/二硼化铪复合粉末；步骤3，制备金属架构陶瓷材料：将金属粉末按照质量百分比混合后，加热至熔融态，再加入氮化铈/二硼化铪复合粉末，即得到金属架构陶瓷材料。本发明专利技术可以根据图纸设计需要制作成板材或者异形件，镶嵌铸造在金属板或者异形件中，延长设备的耐磨性和抗冲击性；也可以用于机械设备的表面修复，不仅具有非常高的耐磨性，而且还具有高韧性、高熔点和可塑性强度优点。高熔点和可塑性强度优点。高熔点和可塑性强度优点。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷领域，具体涉及一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法。

技术介绍

[0002]众所周知，金属具有较好的韧性和力学性能，但高温下化学稳定性较差，易氧化。陶瓷能够耐高温，化学稳定性好，但脆性大，抗机械冲击能力差。金属陶瓷作为一种高温复合材料，其性能也是相当“硬核”，它兼顾了金属的高韧性、可塑性和陶瓷的高熔点、耐腐蚀和耐磨损等特性，在航空航天、温度测量、核能及加工制造等领域中拥有广阔的应用前景。
[0003]为了更好地弥散分布并与金属结合，金属陶瓷中的非金属相（陶瓷）通常是近于等轴状的细颗粒，粒度一般为1
‑
100μm。而金属陶瓷制备成功与否，取决于在制备过程中能否生成一种对其陶瓷、金属组元都能润湿结合的“粘结剂”，并且这种“粘结剂”能够与陶瓷通过扩散生成有限固溶体。若“生成的粘结剂”与陶瓷发生强烈的化学反应，则会产生不良后果，造成材料性能降低，因为反应生成的通常是脆性的金属间化合物。现有技术中金属基陶瓷材料存在以下问题：金属基与陶瓷颗粒混合不均匀，导致耐磨性能在不同位置存在较大差异，另外金属基材料与陶瓷材料的结合效果较差，在使用时易出现陶瓷材料颗粒与金属基材料发生脱离的情况。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法。
[0005]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：第一方面，本专利技术提供一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤1，准备金属合金粉末：按照以下质量百分比，准备金属合金粉末的成分：C：2.7%，Si：1.2%，Mn：1.3%，Cu：1.4%，Ni：2.8%，Cr：6.1%，Mo：3.5%，W：0.9%，V：5.4%，Nb：0.5%，余量为铁以及其他不可避免的杂质；步骤2，制备氮化铈/二硼化铪复合粉末：（1）制作铈络合物：利用铈盐与氨基羧酸制备出铈络合物；（2）制作多孔二硼化铪：以硼氢化钠、铪粉与氯化锂作为原料，依次进行球磨和烧结，制备出多孔二硼化铪；（3）制作氮化铈/二硼化铪复合粉末：将铈络合物与多孔二硼化铪球磨后烧结，制备出氮化铈/二硼化铪复合粉末；步骤3，制备金属架构陶瓷材料：将金属粉末按照质量百分比混合后，加热至熔融态，再加入氮化铈/二硼化铪复合粉末，即得到金属架构陶瓷材料。
[0006]优选地，所述步骤2中，制作铈络合物的过程包括：
将铈盐混合在蒸馏水内，搅拌至完全溶解后，加入氨基羧酸，在室温条件下充分搅拌1
‑
10h，然后缓慢地加入无水乙醇，逐渐有絮状沉淀产生，待絮状沉淀不再增加后，停止加入无水乙醇，滤出并收集沉淀，干燥，得到铈络合物；其中，铈盐为氯化铈，氨基羧酸为乙二胺四乙酸（EDTA），铈盐、氨基羧酸与蒸馏水的质量比是0.6
‑
0.8:1:10
‑
12。
[0007]优选地，所述步骤2中，制作多孔二硼化铪的过程包括：将硼氢化钠、铪粉与氯化锂混合于行星式球磨机内，加入正己烷，在惰性气体的保护下，使用不锈钢的研磨球进行球磨，球磨时间是4
‑
6h，温度是室温，球料比是4
‑
6:1，转速是200
‑
400r/min，球磨结束后，得到球磨混合物A；将球磨混合物A干燥压片后放入管式炉内，通入惰性气体作为保护气，同时密封升温，升温速度是2
‑
5℃/min，升至温度为800
‑
900℃，高温烧结6
‑
10h，自然降温至室温，使用蒸馏水不断地冲洗至检测不到钠离子，干燥处理，得到多孔二硼化铪；优选地，硼氢化钠与氯化锂的粒径为20
‑
30μm，铪粉的粒径为2
‑
5μm，硼氢化钠、氯化锂与铪粉的重量比是1:0.8:4，正己烷加入量是固体总重量的2
‑
5倍。
[0008]优选地，所述步骤2中，制备氮化铈/二硼化铪复合粉末：将铈络合物与多孔二硼化铪混合，加入正己烷，采用行星式球磨机进行球磨，行星式球磨机填充入惰性气体作为保护气，使用不锈钢的研磨球进行球磨，球磨时间是10
‑
12h，温度是室温，球料比是4
‑
6:1，转速是200
‑
400r/min，球磨结束后，得到球磨混合物B；将球磨混合物B均匀化后放入管式炉内，通入氨气作为保护气，先升至温度为850
‑
950℃，保温3
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6h后，将管式炉内气体替换为氮气，再次升温至1550
‑
1650℃，烧结2
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4h，然后随炉降温至300℃，通入氧气除碳，得到氮化铈/二硼化铪复合粉末。
[0009]优选地，所述步骤2中，铈络合物、多孔二硼化铪与正己烷的0.2
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0.6:1:6
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10。
[0010]优选地，所述步骤3中，取金属合金粉末按照质量百分比混合后，在熔化炉内升温至高于各金属熔点至熔融状态，然后缓慢加入预热后的氮化铈/二硼化铪复合粉末，然后经过脱硫和脱磷处理，使S≤0.01%，P≤0.01%，然后再经过脱氧处理，在1650
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1680℃下出炉，经过正火和回火处理，即完成金属架构陶瓷材料的制备。
[0011]优选地，所述正火处理的过程是：先在1030
‑
1050℃温度下保温5h，然后以120℃/h的速度降温至350℃；所述回火处理的过程是：从350℃再次升温至650℃，保温6h，然后以60℃/h的速度降温至250℃，最后自然随炉冷却至室温。
[0012]优选地，所述步骤3中，氮化铈/二硼化铪复合粉末与金属合金粉末的质量比是0.4
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0.6:1。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种耐磨金属架构陶瓷在金属架构上的应用，所述应用的工艺为激光熔覆法，过程包括以下步骤：（1）将金属架构陶瓷材料粉碎处理，制备成粉末状材料，备用；（2）将待修复的机械设备的表面进行清灰处理，然后打磨除去损坏的界面，再使用有机溶剂清洗；（3）使用粉末状的金属架构陶瓷材料，利用激光二极管仪器对清洗干燥后的机械设备表面进行激光熔覆修复处理；（4）待激光熔覆修复完成后，退火处理，对修复的表面进行再次打磨，即可。
[0014]优选地，第（1）步中，粉末状材料的粒径为50
‑
100μm。
[0015]优选地，第（2）步中，有机溶剂包括丙酮或乙醇，清洗除去表面的油污。
[0016]优选地，第（3）步中，激光二极管仪器的参数为：激光功率为1000
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1500W，光斑直径为0.5
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1mm，扫描速率为200
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400mm/min，送粉速率为0
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10g/min。
[0017]优选地，第（4）步中，退火处理的温度是300
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350℃，冷却方式为空冷，退火处理后检查修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，准备金属合金粉末：按照以下质量百分比，准备金属合金粉末的成分：C：2.7%，Si：1.2%，Mn：1.3%，Cu：1.4%，Ni：2.8%，Cr：6.1%，Mo：3.5%，W：0.9%，V：5.4%，Nb：0.5%，余量为铁以及其他不可避免的杂质；步骤2，制备氮化铈/二硼化铪复合粉末：（1）制作铈络合物：利用铈盐与氨基羧酸制备出铈络合物；（2）制作多孔二硼化铪：以硼氢化钠、铪粉与氯化锂作为原料，依次进行球磨和烧结，制备出多孔二硼化铪；（3）制作氮化铈/二硼化铪复合粉末：将铈络合物与多孔二硼化铪球磨后烧结，制备出氮化铈/二硼化铪复合粉末；步骤3，制备金属架构陶瓷材料：将金属粉末按照质量百分比混合后，加热至熔融态，再加入氮化铈/二硼化铪复合粉末，即得到金属架构陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，制作铈络合物的过程包括：将铈盐混合在蒸馏水内，搅拌至完全溶解后，加入氨基羧酸，在室温条件下充分搅拌1
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10h，然后缓慢地加入无水乙醇，逐渐有絮状沉淀产生，待絮状沉淀不再增加后，停止加入无水乙醇，滤出并收集沉淀，干燥，得到铈络合物；其中，铈盐为氯化铈，氨基羧酸为乙二胺四乙酸。3.根据权利要求2所述的一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，铈盐、氨基羧酸与蒸馏水的质量比是0.6
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0.8:1:10
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12。4.根据权利要求1所述的一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，制作多孔二硼化铪的过程包括：将硼氢化钠、铪粉与氯化锂混合于行星式球磨机内，加入正己烷，在惰性气体的保护下，使用不锈钢的研磨球进行球磨，球磨时间是4
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6h，温度是室温，球料比是4
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6:1，转速是200
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400r/min，球磨结束后，得到球磨混合物A；将球磨混合物A干燥压片后放入管式炉内，通入惰性气体作为保护气，同时密封升温，升温速度是2
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5℃/min，升至温度为800
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900℃，高温烧结6
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10h，自然降温至室温，使用蒸馏水不断地冲洗至检测不到钠离子，干燥处理，得到多孔二硼化铪。5.根据权利要求1所述的一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，其特征在于，硼氢化钠与氯化锂的粒径为20
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30μm，铪粉的粒径为2
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5μm，硼氢化钠、氯化锂与铪粉的重量比是1:0.8:4，正己烷加入量是固体总重量的2
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5倍。6.根据权利要求1所述的一种耐磨金属架构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，制备氮化铈/二硼化铪复合粉末：将铈络合物与多孔二硼化铪混合，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨美丽，王绅丞，
申请(专利权)人：潍坊昌成耐磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：