一種三元硼化物金屬陶瓷材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種三元硼化物金屬陶瓷材料及其制備方法。其方案是將１５～２５ｗｔ％的ＦｅＢ、６０～７０ｗｔ％的ＦｅＭｏ、１～５ｗｔ％的Ｎｉ、１～１０ｗｔ％的Ｃｒ、０．５～１．５ｗｔ％的Ｃ、０～１ｗｔ％的ＣｅＯ粉末混合；制備工藝是：或外加上述混和料４０～６０ｗｔ％的無水乙醇進行細磨混和，再外加上述混和料３～１０％的液體石蠟為粘結(jié)劑進行細磨混和，過４００目篩后干燥壓坯、燒結(jié)；或外加上述混和料４１．１～７０．５ｗｔ％的有機添加劑進行細磨混和，料漿過４００目篩后涂刷或流延在鋼制品的表面，然后干燥、燒結(jié)。本發(fā)明專利技術(shù)用ＦｅＭｏ、ＦｅＢ代替純的Ｍｏ、Ｆｅ，使制備此種材料的成本降低，且其具有很好的耐磨性、耐腐蝕性和抗高溫性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于金屬陶瓷復(fù)合材料
具體涉及。
技術(shù)介紹
不含鎢、鉆等貴金屬的三元硼化物金屬陶瓷復(fù)合材料以其優(yōu)良的耐磨、耐蝕、耐熱性而具有重要的使用價值和戰(zhàn)略意義。研究表明，三元硼化物Mo2FeB2金屬陶瓷具有硬度高、抗彎強度高、斷裂韌性高、耐蝕性好、密度低以及與鋼的熱膨脹系數(shù)相近等一系列優(yōu)良的性能。新型高性能三元硼化物Mo2FeB2金屬陶瓷復(fù)合材料，可部分代替目前大量使用的WC-Co硬質(zhì)合金，廣泛應(yīng)用于高溫、腐蝕、磨損等苛刻的服役條件之下，在機械、冶金、汽車、石化、礦山等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。如公開的“三元硼化物基金屬陶瓷覆層材料及其制備工藝”(CN 02135931.8)專利技術(shù)，采用料漿制備工藝、坯體成型工藝和液相燒結(jié)工藝在金屬基體表面制備三元硼化物基金屬陶瓷覆層材料；“反應(yīng)燒結(jié)法制備高速鋼表面三元硼化物金屬陶瓷覆層的工藝”(CN 200410013074.5)專利技術(shù)，采用水玻璃為粘結(jié)劑，調(diào)制粉末涂敷在高速鋼的表面，燒結(jié)后獲得與高速鋼基體牢固結(jié)合的三元硼化物金屬陶瓷覆層；它們采用的原料都是純的Mo粉、Fe粉，但由于近年來用于制備三元硼化物金屬陶瓷復(fù)合材料的原材料大幅度漲價，特別是主要成份Mo的價格已經(jīng)翻了幾倍，不利于此種材料的應(yīng)用推廣。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種成本低、工藝簡單的三元硼化物金屬陶瓷材料及其制備方法。該方法所制備的材料適用于耐磨損、耐腐蝕、抗高溫且同時對韌性、抗彎強度等性能要求較高的零件。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是將15～25wt％的FeB、60～70wt％的FeMo、1～5wt％的Ni、1～10wt％的Cr、0.5～1.5wt％的C、0～1wt％的CeO粉末混合，制備工藝是——或外加上述混和料40～60wt％的無水乙醇進行細磨混和，再外加上述混和料3～10％的液體石蠟為粘結(jié)劑進行細磨混和，過400目篩后干燥壓坯、燒結(jié)。——或外加上述混和料41.1～70.5wt％的有機添加劑進行細磨混和，料漿過400目篩后涂刷或流延在鋼制品的表面，然后干燥、燒結(jié)。燒結(jié)是在真空爐中進行液相燒結(jié)，燒結(jié)時真空爐的真空度為1.0×10-1Pa～1.0×10-3Pa，燒結(jié)溫度為1200℃～1280℃，保溫時間為10～30分鐘。所述的有機添加劑為聚乙烯醇縮丁醛、三油酸甘油酯和無水乙醇的混和料；其中，聚乙烯醇縮丁醛為混和料的1～10wt％，三油酸甘油酯為混和料的0.1～0.5wt％，無水乙醇為混和料的40～60wt％。由于采用上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)用鉬鐵FeMo、硼鐵FeB代替純Mo粉、Fe粉，不僅大幅度地降低了此種材料的制備成本，且可獲得與采用純Mo粉、Fe粉制備的三元硼化物金屬陶瓷材料相同或相近的性能。另外，由于本專利技術(shù)的燒結(jié)溫度較低，可使制備工藝簡單且成本降低，本專利技術(shù)所制備的三元硼化物金屬陶瓷材料生產(chǎn)成本約為用純Mo粉、Fe粉制備的三元硼化物金屬陶瓷材料生產(chǎn)成本的60％。故本專利技術(shù)所制各的材料成本低、工藝簡單，該方法所制備的材料適用于耐磨損、耐腐蝕、抗高溫且同時對韌性、抗彎強度等性能要求較高的零件。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)作進一步的描述實施例1將15～18wt％的FeB、68～70wt％的FeMo、4～5wt％的Ni、9～10wt％的Cr、0.9～1.5wt％的C粉末混合。制備工藝是先外加上述混和料48wt％的無水乙醇，經(jīng)球磨機球磨12～24小時；再外加上述混和料8～10％的液體石蠟為粘結(jié)劑經(jīng)球磨機球磨2小時，過400目篩后干燥壓坯，置于表面光潔的氧化鋁陶瓷平板上；然后在真空爐中進行液相燒結(jié)，燒結(jié)時真空爐的真空度為1.0×10-1Pa～1.0×10-2Pa，燒結(jié)溫度為1200℃～1280℃，保溫時間為10～20分鐘，燒結(jié)后獲得三元硼化物金屬陶瓷。實施例2將18～23wt％的FeB、63～67wt％的FeMo、3～4wt％的Ni、9～10wt％的Cr、0.7～0.9wt％的C、0.6～0.8的CeO粉末混合。制備工藝是先外加上述混和料50wt％的無水乙醇，經(jīng)球磨機球磨12～24小時；再外加上述混和料5～8％的液體石蠟為粘結(jié)劑經(jīng)球磨機球磨2小時，過400目篩后干燥壓坯，置于表面光潔的氧化鋁陶瓷平板上；然后在真空爐中進行液相燒結(jié)，燒結(jié)時真空爐的真空度為1.0×10-2Pa～1.0×10-3Pa，燒結(jié)溫度為1200℃～1260℃，保溫時間為10～20分鐘，燒結(jié)后獲得三元硼化物金屬陶瓷。實施例3將23～25wt％的FeB、60～64wt％的FeMo、4～5wt％的Ni、6～9wt％的Cr、0.9～1.2wt％的C粉末混合。制備工藝是先外加上述混和料55wt％的無水乙醇，經(jīng)球磨機球磨12～24小時；再外加上述混和料3～5％的液體石蠟為粘結(jié)劑經(jīng)球磨機球磨2小時，過400目篩后干燥壓坯，置于表面光潔的氧化鋁陶瓷平板上；然后在真空爐中進行液相燒結(jié)，燒結(jié)時的真空爐真空度為1.0×10-1Pa～1.0×10-2Pa，燒結(jié)溫度為1200℃～1240℃，保溫時間為20～30分鐘，燒結(jié)后獲得三元硼化物金屬陶瓷。實施例4將15～18wt％的FeB、67～70wt％的FeMo、4～5wt％的Ni、9～10wt％的Cr、0.9～1.5wt％的C、0.8～1.0的CeO粉末混合。制備工藝是外加聚乙烯醇縮丁醛、三油酸甘油酯和無水乙醇經(jīng)過球磨機球磨12～24小時后過400目篩，制成穩(wěn)定、懸浮的料漿。其中聚乙烯醇縮丁醛為混和料的8～10wt％，三油酸甘油酯為混和料的0.4～0.5wt％，無水乙醇為混和料的50～60wt％。將配好的料漿刷在鋼制品的表面，干燥后置于表面光潔的氧化鋁陶瓷平板上，在真空爐中進行液相燒結(jié)，燒結(jié)時真空爐的真空度為1.0×10-2Pa～1.0×10-3Pa，燒結(jié)溫度為1200℃～1260℃，保溫時間為10～20分鐘，燒結(jié)后獲得與鋼基體牢固結(jié)合的三元硼化物金屬陶瓷覆層。實施例5將18～23wt％的FeB、64～68wt％的FeMo、3～4wt％的Ni、9～10wt％的Cr、0.7～0.9wt％的C粉末混合。制備工藝是外加聚乙烯醇縮丁醛、三油酸甘油酯和無水乙醇經(jīng)過球磨機球磨12～24小時過400目篩，制成穩(wěn)定、懸浮的料漿。其中聚乙烯醇縮丁醛為混和料的5～8wt％，三油酸甘油酯為混和料的0.2～0.4wt％，無水乙醇為混和料的45～55wt％。將配好的料漿刷在鋼制品的表面，干燥后置于表面光潔的氧化鋁陶瓷平板上，在真空爐中進行液相燒結(jié)，燒結(jié)時真空爐的真空度為1.0×10-2Pa～1.0×10-3Pa，燒結(jié)溫度為1200℃～1240℃，保溫時間為10～20分鐘，燒結(jié)后獲得與鋼基體牢固結(jié)合的三元硼化物金屬陶瓷覆層。實施例6將23～25wt％的FeB、60～64wt％的FeMo、4～5wt％的Ni、6～9wt％的Cr、0.9～1.2wt％的C、0.3～0.6的CeO粉末混合，制備工藝是外加聚乙烯醇縮丁醛、三油酸甘油酯和無水乙醇經(jīng)過球磨機球磨12～24小時過400目篩，制成穩(wěn)定、懸浮的料漿。其中聚乙烯醇縮丁醛為混和料的3～5wt％，三油酸甘油酯為混和料的0.1～0.2wt％，無水乙醇為混和料的40～50wt％。將配好的料漿通過流延機流延成具有適度的柔韌性和拉伸強度的薄坯，干燥后在真空爐中燒結(jié)，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種三元硼化物金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于將１５～２５ｗｔ％的ＦｅＢ、６０～７０ｗｔ％的ＦｅＭｏ、１～５ｗｔ％的Ｎｉ、１～１０ｗｔ％的Ｃｒ、０．５～１．５ｗｔ％的Ｃ、０～１ｗｔ％的ＣｅＯ粉末混合，制備工藝是：－或外加上述混和料４０～６０ｗｔ％的無水乙醇進行細磨混和，再外加上述混和料３～１０％的液體石蠟為粘結(jié)劑進行細磨混和，過４００目篩后干燥壓坯、燒結(jié)；－或外加上述混和料４１．１～７０．５ｗｔ％的有機添加劑進行細磨混和，料漿過４００目篩后涂刷或流延在鋼制品的表面，然后干燥、燒結(jié)；燒結(jié)是在真空爐中進行液相燒結(jié)，燒結(jié)時真空爐的真空度為１．０×１０↑［－１］Ｐａ～１．０×１０↑［－３］Ｐａ，燒結(jié)溫度為１２００℃～１２８０℃，保溫時間為１０～３０分鐘。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：潘應(yīng)君，汪宏兵，周青春，溫玉磊，劉紅梅，
申請(專利權(quán))人：武漢科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：83[中國|武漢]