一種金屬陶瓷復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種金屬陶瓷復合材料及其制備方法，該復合材料由陶瓷粉，鋁粉，氯化鋁，銅粉，鐵粉，芳基脲，甘油，硬脂酸鋅，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，硅酸鈣和二氧化硅混合而成。制備方法：步驟1，將陶瓷粉，鋁粉，氯化鋁，銅粉，鐵粉，芳基脲，甘油，硬脂酸鋅，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，硅酸鈣和二氧化硅加入到混合攪拌機中，攪拌混合均勻，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺，攪拌得到混合物料一；步驟2，將混合物料一送入壓機，通過模具初壓成形，得到壓坯；步驟3，將壓坯送入燒結爐，先在真空下升溫燒結；然后升溫，燒結再降溫，使用水蒸汽熏蒸，降至室溫，即得金屬陶瓷復合材料。本發明復合材料導熱、導電等性能得到提高。
【專利說明】一種金屬陶瓷復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種金屬陶瓷復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 金屬陶瓷復合材料是由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金所組成的復合材料。金 屬陶瓷中的陶瓷具有高熔點、高硬度的氧化物或難容化合物，金屬相主要是過渡元素及其 合金。根據各組成相所占百分比不同，金屬陶瓷分為陶瓷為基質和以金屬為基質兩種。陶瓷 基金屬陶瓷復合材料主要是有以下幾類：一，氧化物基金屬陶瓷，以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂 等為基體，與金屬鎢、鉻或鈷復合而成，具有耐高溫、抗化學腐蝕、導電性好、機械強度高等 特點，可用作導彈噴管襯套、熔煉金屬的坩堝和金屬切削刀具；二，碳化物基金屬陶瓷，以碳 化欽、碳化娃等為基體，與金屬鉆、鎮、絡等金屬利而成，具有1?強度、1?耐磨性、耐1?溫等特 點，用于制造切削刀具、高溫軸承、密封環等；三，氮化物基金屬陶瓷，以氮化鈦、氮化硼和氮 化鉭為基體，具有超硬性、抗熱振性和良好的高溫蠕變形，應用較少。金屬陶瓷復合材料兼 有金屬和陶瓷的優點，它密度小、硬度高、耐磨、導熱性好，不會因為驟冷或驟熱而脆裂。金 屬陶瓷既具有金屬的韌性、高導熱性和良好的熱穩定性，又具有陶瓷的耐高溫、耐腐蝕和耐 磨損等特性目前，常用的金屬陶瓷材料具有良好的拉升強度和彎曲強度，但是濕潤性和粘 接度不高，任性較差，急需要開發一種綜合性能好的金屬陶瓷復合材料。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于為了克服以上現有技術的不足而提供一種金屬陶瓷復合材料 及其制備方法，提高了復合材料的濕潤性和粘接度。
[0004] 本發明是采用以下技術手段實現的： 一種金屬陶瓷復合材料，包括以下重量份數計的原料：陶瓷粉20-40份，鋁粉15-20份， 氯化鋁10-15份，銅粉3-8份，鐵粉4-10份，芳基脲1-3份，甘油4-10份，硬脂酸鋅2-5份， 聚乙烯醇3-8份，聚丙烯酰胺1-5份，硅酸鈣3-6份，二氧化硅1-5份。
[0005] 作為優選的是，上述金屬陶瓷復合材料，包括以下重量份數計的原料：陶瓷粉 25-35份，鋁粉18-20份，氯化鋁12-14份，銅粉5-7份，鐵粉6-9份，芳基脲2-3份，甘油7-9 份，硬脂酸鋅3-5份，聚乙烯醇5-7份，聚丙烯酰胺2-4份，硅酸鈣4-6份，二氧化硅2-5份。
[0006] 作為技術的改進，還包括聚丙烯腈2-8份。
[0007] 上述金屬陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，將陶瓷粉，鋁粉，氯化鋁，銅粉，鐵粉，芳基脲，甘油，硬脂酸鋅，聚乙烯醇，聚丙烯 酰胺，硅酸鈣和二氧化硅加入到混合攪拌機中，攪拌混合均勻，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯 酰胺，在40-60°C條件下攪拌60-90min，得到混合物料一； 步驟2,將混合物料一送入壓機，通過模具初壓成形，得到壓坯； 步驟3,將壓坯送入燒結爐，先在真空度為0. 002-0. 005MPa的條件下升溫至 150-200°C，燒結200-300分鐘；然后升溫至800-900°C，燒結150-240分鐘，再降溫至 180-200°C，使用水蒸汽熏蒸20-30分鐘，降至室溫，即得金屬陶瓷復合材料。
[0008] 作為優選的是，步驟1中混合攪拌均勻的攪拌速度為200-400轉/分鐘，攪拌 15-30分鐘。
[0009] 作為優選的是，步驟2中初壓成形的壓力為400-600MPa。
[0010] 有益效果 本發明以鋁為主要的金屬原料制備復合材料，提高了金屬陶瓷復合材料的導電性、導 熱性和延展性，鋁的價格偏低，降低了復合材料的成本，制備過程簡單，易于操作，適合產業 化。
【具體實施方式】
[0011] 實施例1 一種金屬陶瓷復合材料，包括以下重量份數計的原料：陶瓷粉20份，鋁粉15份，氯化鋁 10份，銅粉3份，鐵粉4份，芳基脲1份，甘油4份，硬脂酸鋅2份，聚乙烯醇3份，聚丙烯酰 胺1份，硅酸鈣3份，二氧化硅1份。
[0012] 上述金屬陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，將陶瓷粉，鋁粉，氯化鋁，銅粉，鐵粉，芳基脲，甘油，硬脂酸鋅，聚乙烯醇，聚丙烯 酰胺，硅酸鈣和二氧化硅加入到混合攪拌機中，以攪拌速度為200轉/分鐘，攪拌15分鐘混 合均勻，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺，在40°C條件下攪拌60min，得到混合物料一； 步驟2,將混合物料一送入壓機，通過模具在壓力為400MPa初壓成形，得到壓坯； 步驟3,將壓坯送入燒結爐，先在真空度為0. 002MPa的條件下升溫至150°C，燒結200 分鐘；然后升溫至800°C，燒結150分鐘，再降溫至180°C，使用水蒸汽熏蒸20分鐘，降至室 溫，即得金屬陶瓷復合材料。
[0013] 實施例2 一種金屬陶瓷復合材料，包括以下重量份數計的原料：陶瓷粉20-40份，鋁粉15-20份， 氯化鋁10-15份，銅粉3-8份，鐵粉4-10份，芳基脲1-3份，甘油4-10份，硬脂酸鋅2-5份， 聚乙烯醇3-8份，聚丙烯酰胺1-5份，硅酸鈣3-6份，二氧化硅1-5份，聚丙烯腈2份。
[0014] 上述金屬陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1，將陶瓷粉，鋁粉，氯化鋁，銅粉，鐵粉，芳基脲，甘油，硬脂酸鋅，聚乙烯醇，聚丙烯 酰胺，硅酸鈣和二氧化硅加入到混合攪拌機中，以攪拌速度為300轉/分鐘，攪拌20分鐘混 合均勻，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺，在50°C條件下攪拌80min，得到混合物料一； 步驟2,將混合物料一送入壓機，通過模具在壓力為500MPa初壓成形，得到壓坯； 步驟3,將壓坯送入燒結爐，先在真空度為0. 004MPa的條件下升溫至180°C，燒結250 分鐘；然后升溫至850°C，燒結200分鐘，再降溫至190°C，使用水蒸汽熏蒸25分鐘，降至室 溫，即得金屬陶瓷復合材料。
[0015] 實施例3 一種金屬陶瓷復合材料，包括以下重量份數計的原料：陶瓷粉40份，鋁粉20份，氯化鋁 15份，銅粉8份，鐵粉10份，芳基脲3份，甘油10份，硬脂酸鋅5份，聚乙烯醇8份，聚丙烯 酰胺5份，硅酸鈣6份，二氧化硅5份，聚丙烯腈6份。
[0016] 上述金屬陶瓷復合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟I，將陶瓷粉，鋁粉，氯化鋁，銅粉，鐵粉，芳基脲，甘油，硬脂酸鋅，聚乙烯醇，聚丙烯 酰胺，硅酸鈣和二氧化硅加入到混合攪拌機中，以攪拌速度為400轉/分鐘，攪拌30分鐘混 合均勻，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺，在40-60°C條件下攪拌60-90min，得到混合物料 步驟2,將混合物料一送入壓機，通過模具在壓力為600MPa初壓成形，得到壓坯； 步驟3,將壓坯送入燒結爐，先在真空度為0. 005MPa的條件下升溫至200°C，燒結300 分鐘；然后升溫至900°C，燒結240分鐘，再降溫至200°C，使用水蒸汽熏蒸30分鐘，降至室 溫，即得金屬陶瓷復合材料。
[0017] 性能試驗 將本發明制備的復合材料與現有金屬陶瓷復合材料進行性能檢測，所得數據如下表所 示：
【權利要求】
1. 一種金屬陶瓷復合材料，其特征在于，包括以下重量份數計的原料：陶瓷粉20-40 份，錯粉15-20份，氯化錯10-15份，銅粉3-8份，鐵粉4-10份，芳基脲1-3份，甘油4-10份， 硬脂酸鋅2-5份，聚乙烯醇3-8份，聚丙烯酰胺1-5份，硅酸鈣3-6份，二氧化硅1-5份。
2. 根據權利要求1所述的金屬陶瓷復合材料，其特征在于，包括以下重量份數計的原 料：陶瓷粉25-35份，鋁粉18-20份，氯化鋁12-14份，銅粉5-7份，鐵粉6-9份，芳基脲2-3 份，甘油7-9份，硬脂酸鋅3-5份，聚乙烯醇5-7份，聚丙烯酰胺2-4份，硅酸鈣4-6份，二氧 化娃2-5份。
3. 根據權利要求1所述的金屬陶瓷復合材料，其特征在于：還包括聚丙烯腈2-8份。
4. 權利要求1所述的金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，將陶瓷粉，鋁粉，氯化鋁，銅粉，鐵粉，芳基脲，甘油，硬脂酸鋅，聚乙烯醇，聚丙烯 酰胺，硅酸鈣和二氧化硅加入到混合攪拌機中，攪拌混合均勻，然后加入聚乙烯醇和聚丙烯 酰胺，在40-60°C條件下攪拌60-90min，得到混合物料一； 步驟2,將混合物料一送入壓機，通過模具初壓成形，得到壓坯； 步驟3,將壓坯送入燒結爐，先在真空度為0. 002-0. 005MPa的條件下升溫至 150-200°C，燒結200-300分鐘；然后升溫至800-900°C，燒結150-240分鐘，再降溫至 180-200°C，使用水蒸汽熏蒸20-30分鐘，降至室溫，即得金屬陶瓷復合材料。
5. 根據權利要求4所述的金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于：步驟1中混合 攪拌均勻的攪拌速度為200-400轉/分鐘，攪拌15-30分鐘。
6. 根據權利要求4所述的金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于：步驟2中初壓 成形的壓力為400-600MPa。
【文檔編號】C22C1/05GK104451340SQ201410580302
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】劉莉, 王爽, 劉曉東 申請人:蘇州萊特復合材料有限公司