專利名稱：一種金屬/陶瓷三層復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種金屬/陶瓷復(fù)合材料，尤其是涉及一種金屬/陶瓷三層復(fù)合
材料。
背景技術(shù)：
陶瓷是一種集耐磨、耐高溫、高硬度和抗腐蝕等多種優(yōu)良性能于 料，但是在常溫下，韌性差，成型困難；金屬雖然具有可塑性和韌性，但耐磨 性能較差。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種耐磨、耐高溫、 耐腐蝕，并兼具較好的可塑性和韌性的金屬/陶瓷三層復(fù)合材料。 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的其包括金屬層、陶瓷層、金屬/陶 瓷過渡層構(gòu)成，金屬/陶瓷過渡層位于金屬層和陶瓷層之間。 所述金屬/陶瓷過渡層的厚度，占材料總厚度的40-60%，金屬層厚度占材料總厚 度的20-30%，陶瓷層厚度占材料總厚度的20-30%。 優(yōu)選方案所述金屬層與陶瓷層厚度相等。 金屬/陶瓷過渡層厚度較大，金屬層與陶瓷層厚度較小，有利于減少金屬層與陶 瓷層之間結(jié)構(gòu)與性能的差異，改善復(fù)合層結(jié)構(gòu)的界面相容性。 金屬層和陶瓷層分別由金屬粉末和陶瓷粉末分別添加粘結(jié)劑燒結(jié)形成；金屬/陶 瓷過渡層由金屬粉末和陶瓷粉末的混合物添加粘結(jié)劑燒結(jié)形成。所述金屬粉末和陶瓷粉末 的混合物中，金屬粉末含量為30-40wt%，陶瓷粉末含量為60-70wt^;各層粉末原料與粘結(jié) 劑的重量配比為60-75%。 所述金屬粉末優(yōu)選鋁鎂合金粉末；所述陶瓷粉末優(yōu)選氧化鋁陶瓷粉末。
所述粘結(jié)劑可選用現(xiàn)有公知燒結(jié)用粘結(jié)劑，但優(yōu)選以下組分配制而成的粘結(jié)劑
高密度聚乙烯30-45wt % ，硬脂酸5-10wt % ，石蠟30-40wt % ，聚乙烯蠟8-12wt % ，聚丙烯
8-12wt%。 金屬/陶瓷過渡層的理化性質(zhì)介于金屬層與陶瓷層之間，一方面緩和了兩種不同 材料不同性能的沖突，另一方面通過物理滲透和化學(xué)反應(yīng)的方式使金屬層與陶瓷層可以很 好的結(jié)合在一起，增強界面性能，促進兩種不同材料之間力與熱的傳遞，有效提高材料的復(fù) 合性能。陶瓷的模量遠大于金屬，金屬的韌性遠好于陶瓷，復(fù)合中間的陶瓷/金屬復(fù)合層既 含有金屬成分又含有陶瓷成分，減弱了內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)上的突變，削弱了中間過渡層的總體 模量與金屬層、陶瓷層之間的差距，減小了兩層結(jié)構(gòu)在外力作用下產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，提高了 材料的振動性能。 本實用新型耐磨損，耐高溫，耐腐蝕，并兼具較好的可塑性和韌性，且生產(chǎn)成本低。
一體的高性能材 、耐高溫、抗腐蝕
圖1為本實用新型實施例的金屬/陶瓷三層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、鋁鎂合金層；2、金屬/陶瓷過渡層；3、氧化鋁陶瓷層。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。 實施例1 參照圖l，本實用新型之金屬/陶瓷三層復(fù)合材料實施例由鋁鎂合金層1、鋁鎂合 金/氧化鋁陶瓷過渡層2、氧化鋁陶瓷層3構(gòu)成，鋁鎂合金/氧化鋁陶瓷過渡層2位于鋁鎂 合金層1和氧化鋁陶瓷層3之間。 本實施例鋁鎂合金/氧化鋁陶瓷過渡層2厚8毫米，陶瓷層厚3毫米，金屬層厚3 毫米。 鋁鎂合金層1、氧化鋁陶瓷層3分別由鋁鎂合金粉末和氧化鋁陶瓷粉末分別添加 粘結(jié)劑燒結(jié)形成；鋁鎂合金/氧化鋁陶瓷過渡層2由鋁鎂合金粉末和氧化鋁陶瓷粉末的組 合物添加粘結(jié)劑燒結(jié)形成。所述鋁鎂合金粉末和氧化鋁陶瓷粉末的組合物中，鋁鎂合金粉 末質(zhì)量占35wt^，氧化鋁陶瓷粉末質(zhì)量占65wt% ;各層粉末原料重量占粉末原料與粘結(jié)劑 總重量的70%。 粘結(jié)劑的配方為高密度聚乙烯40wt % ，硬脂酸8wt % ，石蠟32wt % ，聚乙烯蠟 10wt^，聚丙烯10wt%。 制備1)將粉末原料進行細化處理，控制粒徑0.5-2ym，將粉末原料分成4等份， 分次加入，攪拌均勻；充分混合后，再將混合料在烘箱中靜置24小時，陳化；2)將陳化的混 合料通過擠出機擠出造粒，將混合料制成長4mm，直徑2mm的條狀；3)用尼龍6/6薄膜將模 具型腔按預(yù)定尺寸分隔成三個空腔，將所述三種混合料通過三臺注射機分別同步注入同一 模具型腔被用尼龍6/6薄膜分隔成的三個空腔內(nèi)，制成坯體，靜置24小時；4)在35(TC下對 壞體進行熱脫脂20小時；5)將脫脂坯置于高溫高壓電爐中，在空氣氣氛中于155(TC燒結(jié)形 成致密工件，在室溫至50(TC、110(TC _1550"區(qū)間升溫速率為1°C /min，其它區(qū)間升溫速率 為5°C /min，壓強為250MPa。 粘結(jié)劑配制先將稱取的高密度聚乙烯加熱到19(TC，使其由白色粒狀變?yōu)闊o色 的稠狀物質(zhì)，再加入硬脂酸，溫度控制在170°C ;待硬脂酸溶解后冷卻至14『C，加入液體石 蠟及聚乙烯蠟，繼續(xù)加熱，溫度控制在14『C，直至全部混合均勻，呈白色粘稠狀物質(zhì)。 本實施例金屬/陶瓷三層復(fù)合材料產(chǎn)品，用硬度實驗機來測試復(fù)合材料的力學(xué)性 能，復(fù)合材料綜合硬度HB大于350，耐熱溫度高達120(TC，同時保持了陶瓷層較高的耐摩 度、抗腐蝕性強以及鋁鎂合金良好的延展性，當(dāng)受到嚴(yán)重沖擊或靜壓時這種結(jié)構(gòu)可以有效 地吸收沖擊能量，減少沖擊和過高靜壓對氧化鋁陶瓷層的損壞。 實施例2 本金屬/陶瓷三層復(fù)合材料實施例，鋁鎂合金/氧化鋁陶瓷過渡層厚6毫米，陶瓷 層厚3毫米，金屬層厚3毫米。 所述鋁鎂合金粉末和氧化鋁陶瓷粉末的組合物中，鋁鎂合金粉末質(zhì)量占30wt^， 氧化鋁陶瓷粉末質(zhì)量占70wt% ;各層粉末原料重量占粉末原料與粘結(jié)劑總重量的60%。[0027] 粘結(jié)劑的配方為高密度聚乙烯30wt^，硬脂酸10wt^，石蠟38wt^，聚乙烯蠟 11wt^，聚丙烯llwt%。 制備方法同實施例l。 本實施例金屬/陶瓷三層復(fù)合材料產(chǎn)品，用硬度實驗機來測試復(fù)合材料的力學(xué)性 能，復(fù)合材料綜合硬度HB大于400，陶瓷面耐熱溫度高達1370°C ，同時保持了陶瓷層較高的 耐摩度、抗腐蝕性強以及鋁鎂合金良好的延展性，當(dāng)受到嚴(yán)重沖擊或靜壓時這種結(jié)構(gòu)可以 有效地吸收沖擊能量，減少沖擊和過高靜壓對氧化鋁陶瓷層的損壞。 實施例3 本金屬/陶瓷三層復(fù)合材料實施例，鋁鎂合金/氧化鋁陶瓷過渡層厚8. 8毫米，陶 瓷層厚5.6毫米，金屬層厚5.6毫米。余同實施例l。 所述鋁鎂合金粉末和氧化鋁陶瓷粉末的組合物中，鋁鎂合金粉末質(zhì)量占40wt^，
氧化鋁陶瓷粉末質(zhì)量占60wt% ;各層粉末原料重量占粉末原料與粘結(jié)劑總重量的75%。 粘結(jié)劑的配方為高密度聚乙烯38wt % ，硬脂酸9wt % ，石蠟35wt % ，聚乙烯蠟
9wt^，聚丙烯9wt^。 制備方法同實施例l。 本實施例金屬/陶瓷三層復(fù)合材料產(chǎn)品，用硬度實驗機來測試復(fù)合材料的力學(xué)性 能，復(fù)合材料綜合硬度HB大于320，耐熱溫度高達132(TC，同時保持了陶瓷層較高的耐摩 度、抗腐蝕性強以及鋁鎂合金良好的延展性，當(dāng)受到嚴(yán)重沖擊或靜壓時這種結(jié)構(gòu)可以有效 地吸收沖擊能量，減少沖擊和過高靜壓對氧化鋁陶瓷層的損壞。
權(quán)利要求一種金屬/陶瓷三層復(fù)合材料，其特征在于，由金屬層、陶瓷層、金屬/陶瓷過渡層構(gòu)成，金屬/陶瓷過渡層位于金屬層和陶瓷層之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬/陶瓷三層復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬/陶瓷過渡 層的厚度占材料總厚度的40-60 %，金屬層厚度占材料總厚度的20-30 %，陶瓷層厚度占材 料總厚度的20-30%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬/陶瓷三層復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬層與陶瓷層 厚度相等。
專利摘要一種金屬/陶瓷三層復(fù)合材料，包括金屬層、陶瓷層、金屬/陶瓷過渡層，金屬/陶瓷過渡層位于金屬層和陶瓷層之間。本實用新型耐磨損，耐高溫，耐腐蝕，并兼具較好的可塑性和韌性，且生產(chǎn)成本低。
文檔編號C04B35/64GK201538070SQ20092030724
公開日2010年8月4日 申請日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者劉躍軍, 曾廣勝, 江太君, 石璞 申請人:李新橋