新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明公开了新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺。
【背景技术】
[0002]现代科学技术和工业的发展，要求机械和结构零件在高精度、高负荷、高温度和高速运转的状态下服役，也就是在材料所能承受的极限状态下服役。随着高新技术和工业现代化的不断发展，工程机械、设备及构件的工作条件日益苛刻，对机械设备零部件表面性能的要求越来越高，单纯的金属材料已不能满足要求。高温陶瓷材料则由于脆性和抗温度急变性差，其应用也受到一定限制。
[0003]为了克服上述问题，本发明在成功制备钢基体三元硼化物硬质覆层材料的基础上，突破了单一硬质相金属陶瓷硬质覆层材料的体系，提出了通过外掺的方式，加入适量的碳化物硬质相，制备了新型金属陶瓷硬质覆层材料。深入研究了覆层材料的真空液相烧结温度，制定了覆层材料的制备工艺流程。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺。其技术方案是新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺，其特征是:以铝粉、硼铁合金粉、碳基铁粉、铬粉、镍粉为基本原料，添加不同含量的碳化钨、碳化铬、碳化钛等碳化物硬质相，利用真空液相烧结工艺在钢基体表面制备新型金属陶瓷硬质覆层。
[0005]新型金属陶瓷硬质覆层材料的组成成分:B 6%+ Mo 48%+ Cr 5%+Ni 5%+WC6%+Cr3C2 6%+TiC 6%。选取钢作为基体材料，选择聚乙烯醇缩丁醛PVB作为粘结剂，选用无水乙醇作为溶剂。
[0006]钢基体金属陶瓷硬质覆层材料的烧结技术综合了真空液相反应烧结与粉末冶金的特点，其工艺流程:将原料按比例混合，加上粘合剂和溶剂形成混料。用压缩空气和雾化喷枪，在经过表面洁净处理的钢基体或工件上喷涂成覆层坯体。雾滴应均匀细密，喷嘴与基体间的距离适当，以防止形成滴流现象。对大面积基体/工件表面注意喷枪每次移动时喷涂面的搭接位置适当，以保证形成的坯体层厚度均匀。一次喷涂所形成的厚度不宜过大，以料浆能平整、光滑、均匀、稳定地粘附在基体/工件表面为准。当需要较厚的覆层时，在喷涂坯体时，在上一次喷涂层干燥后再继续进行新一层的喷涂，直至覆层坯体层达到所要求的厚度。成型后的钢基体金属陶瓷硬质覆层材料坯体放入真空烧结炉中，选择合适的工艺参数(升温速度、烧结温度与保温时间)进行烧结。
[0007]工艺参数:以10°C /min从室温加热至400°C保温30min，继续加热至1050°C保温30min,然后以5°C /min的速度升温至烧结温度保温30min。
[0008]本发明的特点是:钢基体三元硼化物硬质覆层材料的基础上，突破了单一硬质相金属陶瓷硬质覆层材料的体系，提出了通过外掺的方式，加入适量的碳化物硬质相，金属陶瓷硬质覆层材料优化设计时考虑组分的物理和化学相容性，制备了新型金属陶瓷覆层材料。钢基体金属陶瓷硬质覆层材料的烧结技术综合了真空液相反应烧结与粉末冶金的特点。新型金属陶瓷硬质覆层材料具备了三元硼化物基金属陶瓷的高硬度、高耐磨性和钢基体的高强度、高韧性的优良性能，同时它又具备优良的耐腐蚀性能，加之优化工艺、提高产率、降低成本，该新型金属陶瓷覆层材料将得到广泛应用。
【具体实施方式】
[0009]新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺，其特征是:以铝粉、硼铁合金粉、碳基铁粉、铬粉、镍粉为基本原料，添加不同含量的碳化钨、碳化铬、碳化钛等碳化物硬质相，利用真空液相烧结工艺在钢基体表面制备新型金属陶瓷硬质覆层。
[0010]新型金属陶瓷硬质覆层材料的组成成分:B 6%+ Mo 48%+ Cr 5%+Ni 5%+WC6%+Cr3C2 6%+TiC 6%。选取钢作为基体材料，选择聚乙烯醇缩丁醛PVB作为粘结剂，选用无水乙醇作为溶剂。
[0011]钢基体金属陶瓷硬质覆层材料的烧结技术综合了真空液相反应烧结与粉末冶金的特点，其工艺流程:将原料按比例混合，加上粘合剂和溶剂形成混料。用压缩空气和雾化喷枪，在经过表面洁净处理的钢基体或工件上喷涂成覆层坯体。雾滴应均匀细密，喷嘴与基体间的距离适当，以防止形成滴流现象。对大面积基体/工件表面注意喷枪每次移动时喷涂面的搭接位置适当，以保证形成的坯体层厚度均匀。一次喷涂所形成的厚度不宜过大，以料浆能平整、光滑、均匀、稳定地粘附在基体/工件表面为准。当需要较厚的覆层时，在喷涂坯体时，在上一次喷涂层干燥后再继续进行新一层的喷涂，直至覆层坯体层达到所要求的厚度。成型后的钢基体金属陶瓷硬质覆层材料坯体放入真空烧结炉中，选择合适的工艺参数(升温速度、烧结温度与保温时间)进行烧结。
[0012]工艺参数:以10°C /min从室温加热至400°C保温30min，继续加热至1050°C保温30min,然后以5°C /min的速度升温至烧结温度保温30min。
【主权项】
1.一种新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺，其特征是:以铝粉、硼铁合金粉、碳基铁粉、铬粉、镍粉为基本原料，添加不同含量的碳化钨、碳化铬、碳化钛等碳化物硬质相，利用真空液相烧结工艺在钢基体表面制备新型金属陶瓷硬质覆层。
2.根据权利要求1所述的一种新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺术，其特征是:新型金属陶瓷硬质覆层材料的组成成分=B 6%+ Mo 48%+ Cr 5%+Ni 5%+WC 6%+Cr3C26%+TiC 6%，选取钢作为基体材料，选择聚乙烯醇缩丁醛PVB作为粘结剂，选用无水乙醇作为溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺，其特征是:具体工艺流程:将原料按比例混合，加上粘合剂和溶剂形成混料，雾化喷涂成型，真空液相烧结，形成新型金属陶瓷硬质覆层材料。
4.根据权利要求1所述的一种新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺，其特征是:工艺参数:以10°C /min从室温加热至400°C保温30min，继续加热至1050°C保温30min，然后以5°C /min的速度升温至烧结温度保温30min。
【专利摘要】本发明公开了新型金属陶瓷硬质覆层材料的制备工艺。其技术方案是以铝粉、硼铁合金粉、碳基铁粉、铬粉、镍粉为基本原料，添加不同含量的碳化钨、碳化铬、碳化钛等碳化物硬质相，利用真空液相烧结工艺在钢基体表面制备新型金属陶瓷硬质覆层。本发明的特点是：钢基体金属陶瓷硬质覆层材料的烧结技术综合了真空液相反应烧结与粉末冶金的特点。
【IPC分类】B22F7-04
【公开号】CN104690276
【申请号】CN201310657678
【发明人】马文超
【申请人】青岛平度市旧店金矿
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日