一種高性能金屬陶瓷覆層材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高性能金屬陶瓷覆層材料及其制備方法。包括按質(zhì)量百分比計的如下成分：Mo45～65％、Ni30～50％、B4.5～6.5％、V0～5％、C0.1～0.8％、Mo2C0～1.5％。其制備方法包括如下過程：按上述質(zhì)量百分比稱取上述混和料，然后加入混合料質(zhì)量30～50％的無水乙醇進行球磨混合，干燥后過200目篩后壓坯成型、粘附、液相燒結(jié)；或者按上述質(zhì)量百分比稱取上述混和料，然后加入混合料質(zhì)量35～55％的有機添加劑進行球磨混合，漿料過100目篩后刷涂在金屬基體上，然后干燥、液相燒結(jié)。本發(fā)明制備工藝簡單，成本較低，操作方便，覆層與金屬基體結(jié)合牢固，覆層厚度可達10mm，可廣泛應(yīng)用于耐磨耐蝕等領(lǐng)域。
【專利說明】一種高性能金屬陶瓷覆層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三元硼化物高性能金屬陶瓷覆層材料及其制備方法，主要應(yīng)用于耐磨耐腐蝕領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的高速化、高精度化，要求產(chǎn)品具有長的壽命和更高的耐磨性耐腐蝕性。硼化物具有高的熔點及高硬度，化學(xué)性能穩(wěn)定，是耐磨耐腐蝕材料的有利候選者，但是由于二元硼化物低的燒結(jié)性，限制了二元硼化物的發(fā)展應(yīng)用。日本學(xué)者采用原位反應(yīng)液相燒結(jié)法成功的制備出三元硼化物金屬陶瓷，這種材料不僅具有高的硬度，而且具有較好的耐腐蝕性，是一種新型的耐磨耐腐蝕材料。在日本,這種材料已經(jīng)成功的應(yīng)用于制罐模具、注塑成型模具、鋼絲冷熱拉伸模等領(lǐng)域。
[0003]目前，我國對三元硼化物的研究主要集中在對Mo2FeB2金屬陶瓷的研究上，對Mo2NiB2金屬陶瓷材料的研究較少，專利“一種鑰鎳硼三元硼化物基硬質(zhì)合金的制備方法”采用純元素法成功的制備出Mo2NiB2金屬陶瓷材料，不僅降低了成本，而且工藝簡單。但是對于Mo2NiB2三元硼化物覆層的研究還未見報道。
[0004]目前，在覆層方面的主要方法有熱噴涂、氣相沉積、激光熔覆等制備技術(shù)，通過這些工藝制備的涂層雖然有效的提高了金屬基體表面的硬度、耐磨性和耐腐蝕性，但是制備工藝過程復(fù)雜，設(shè)備昂 貴，投資比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種低成本、工藝簡單的高性能的三元硼化物高性能金屬陶瓷覆層材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]一種高性能金屬陶瓷覆層材料，包括按質(zhì)量百分比計的如下成分:Mo45~65%、Ν?30 ~50%、B4.5 ~6.5%、VO ~5%、C0.1 ~0.8%, Mo2CO ~1.5%。
[0008]上述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，包括如下過程:
[0009]按上述質(zhì)量百分比稱取上述混和料，然后加入混合料質(zhì)量30~50%的無水乙醇進行球磨混合，干燥后過200目篩后壓坯成型、粘附、液相燒結(jié)；
[0010]或者按上述質(zhì)量百分比稱取上述混和料，然后加入混合料質(zhì)量35~55%的有機添加劑進行球磨混合，漿料過100目篩后刷涂在金屬基體上，然后干燥、液相燒結(jié)。
[0011]較佳地，上述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述有機添加劑為無水乙醇和聚乙二醇的混和液；其中，無水乙醇質(zhì)量為混和料質(zhì)量的30~45%，聚乙二醇質(zhì)量為混和料質(zhì)量的5~10%。
[0012]較佳地，上述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述粉末球磨混合過程中，以無水乙醇或上述有機添加劑為球磨介質(zhì)，以不銹鋼球或硬質(zhì)合金球為磨球，球料重量比為(3-6):1，球磨時間為12~24小時。[0013]較佳地，上述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述干燥過程為將所述球磨混合后的漿料在60~85°C的真空干燥箱干燥5-10個小時。
[0014]較佳地，上述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述壓坯成型過程為將所述干燥過篩后的混和料在剛性模具中模壓成型，成型壓力為200~400MPa，保壓時間0.5~2分鐘。
[0015]較佳地，上述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述粘附過程為將5%的聚乙烯醇(PVA)水溶液均勻的涂覆在金屬基體上，然后將上述壓坯成型后得到的生坯均勻的
疊壓在金屬基體上。
[0016]較佳地，上述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述液相燒結(jié)過程為在真空爐中燒結(jié)，燒結(jié)時真空度保持在1.0X IO-2Pa~1.0X 10_3Pa，燒結(jié)溫度為1240~1350°C，保溫時間為20~60分鐘，然后隨爐冷卻。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018](1)與采用昂貴的硼鑰、硼釩、硼鉻合金粉作為原材料相比，本發(fā)明的覆層材料不僅制造成本低，而且工藝設(shè)備簡單
[0019](2)本發(fā)明所制備的覆層材料不僅具有較高的硬度和耐腐蝕性，而且與基體形成了很好的冶金結(jié)合，結(jié)合強度高，可廣泛應(yīng)用于耐磨耐腐蝕等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1 (A)、⑶分別對應(yīng)實施例1中陶瓷覆層截面形貌及對應(yīng)點處的能譜圖。
[0021]圖2 (A)對應(yīng)實施例2中陶瓷覆層截面形貌圖，圖2 (B)、(C)、⑶、(E)分別對應(yīng)圖2(A)面掃描后的元素分布圖。
[0022]圖3(A)、⑶分別對應(yīng)實施例3中制備的陶瓷覆層截面形貌、線掃描元素分布圖。
[0023]圖4 (A)、⑶分別對應(yīng)實施例4和例5中制備的覆層材料在IOwt.%的HNO3溶液中腐蝕I小時后的SEM照片。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不限于此。
[0025]實施例1
[0026]表1實施例1的覆層的原料組成
【權(quán)利要求】
1.一種高性能金屬陶瓷覆層材料，包括按質(zhì)量百分比計的如下成分:Mo45~65%、Ν?30 ~50%、B4.5 ~6.5%、VO ~5%、C0.1 ~0.8%,Mo2CO ~1.5%。
2.權(quán)利要求1所述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，包括如下過程: 按上述質(zhì)量百分比稱取 上述混和料，然后加入混合料質(zhì)量30~50%的無水乙醇進行球磨混合，干燥后過200目篩后壓坯成型、粘附、液相燒結(jié)； 或者按上述質(zhì)量百分比稱取上述混和料，然后加入混合料質(zhì)量35~55%的有機添加劑進行球磨混合，漿料過100目篩后刷涂在金屬基體上，然后干燥、液相燒結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述有機添加劑為無水乙醇和聚乙二醇的混和液；其中，無水乙醇質(zhì)量為混和料質(zhì)量的30~45%，聚乙二醇質(zhì)量為混和料質(zhì)量的5~10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述球磨混合過程以不銹鋼球或硬質(zhì)合金球為磨球，球料重量比為(3-6) 球磨時間為12~24小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述干燥過程為將所述球磨混合后的漿料在60~85°C的真空干燥箱干燥5-10個小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述壓坯成型過程為將所述干燥過篩后的混和料在剛性模具中模壓成型，成型壓力為200~400MPa，保壓時間0.5~2分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述粘附過程為將上述壓坯成型后得到的生坯疊壓在涂有聚乙烯醇膠的金屬基體上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能金屬陶瓷覆層材料的制備方法，所述液相燒結(jié)過程為在真空爐中燒結(jié)，燒結(jié)時真空度保持在1.0X10_2Pa~1.0X10_3Pa，燒結(jié)溫度為1240~1300°C，保溫時間為20~60分鐘。
【文檔編號】B22F7/02GK103981398SQ201410227672
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】謝浪, 李小波, 高小慶, 易理 申請人:湘潭大學(xué)