一种金属陶瓷复合材料及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410580302.0 (22)申请日 2014.10.27 C22C 30/06(2006.01) C22C 1/05(2006.01) (71)申请人 苏州莱特复合材料有限公司 地址 215009 江苏省苏州市高新区火炬路 56 号 (72)发明人 刘莉 王爽 刘晓东 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 李纪昌 (54) 发明名称 一种金属陶瓷复合材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种金属陶瓷复合材料及其制 备方法， 该复合材料由陶瓷粉， 铝粉， 氯化铝， 铜 粉， 铁粉， 芳基。

2、脲， 甘油， 硬脂酸锌， 聚乙烯醇， 聚丙 烯酰胺， 硅酸钙和二氧化硅混合而成。制备方法 ： 步骤 1， 将陶瓷粉， 铝粉， 氯化铝， 铜粉， 铁粉， 芳基 脲， 甘油， 硬脂酸锌， 聚乙烯醇， 聚丙烯酰胺， 硅酸 钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中， 搅拌混合均 匀， 然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺， 搅拌得到混 合物料一 ； 步骤 2， 将混合物料一送入压机， 通过 模具初压成形， 得到压坯 ； 步骤 3， 将压坯送入烧 结炉， 先在真空下升温烧结 ； 然后升温， 烧结再降 温， 使用水蒸汽熏蒸， 降至室温， 即得金属陶瓷复 合材料。 本发明复合材料导热、 导电等性能得到提 高。 (51)Int。

3、.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10)申请公布号 CN 104451340 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104451340 A 1/1 页 2 1. 一种金属陶瓷复合材料， 其特征在于， 包括以下重量份数计的原料 ： 陶瓷粉 20-40 份， 铝粉15-20份， 氯化铝10-15份， 铜粉3-8份， 铁粉4-10份， 芳基脲1-3份， 甘油4-10份， 硬脂酸锌 2-5 份， 聚乙烯醇 3-8 份， 聚丙烯酰胺 1-5 份， 硅酸钙 3-6 份， 二氧化硅 1-5 份。 2. 根据权利要求 1 所述的金。

4、属陶瓷复合材料， 其特征在于， 包括以下重量份数计的原 料 ： 陶瓷粉 25-35 份， 铝粉 18-20 份， 氯化铝 12-14 份， 铜粉 5-7 份， 铁粉 6-9 份， 芳基脲 2-3 份， 甘油 7-9 份， 硬脂酸锌 3-5 份， 聚乙烯醇 5-7 份， 聚丙烯酰胺 2-4 份， 硅酸钙 4-6 份， 二氧 化硅 2-5 份。 3. 根据权利要求 1 所述的金属陶瓷复合材料， 其特征在于 ： 还包括聚丙烯腈 2-8 份。 4. 权利要求 1 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤 1， 将陶瓷粉， 铝粉， 氯化铝， 铜粉， 铁粉， 芳基脲， 甘油。

5、， 硬脂酸锌， 聚乙烯醇， 聚丙烯 酰胺， 硅酸钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中， 搅拌混合均匀， 然后加入聚乙烯醇和聚丙烯 酰胺， 在 40-60条件下搅拌 60-90min， 得到混合物料一 ； 步骤 2， 将混合物料一送入压机， 通过模具初压成形， 得到压坯 ； 步 骤 3， 将 压 坯 送 入 烧 结 炉， 先 在 真 空 度 为 0.002-0.005MPa 的 条 件 下 升 温 至 150-200， 烧结 200-300 分钟 ； 然后升温至 800-900， 烧结 150-240 分钟， 再降温至 180-200， 使用水蒸汽熏蒸 20-30 分钟， 降至室温， 即得金属陶瓷复合。

6、材料。 5. 根据权利要求 4 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 1 中混合 搅拌均匀的搅拌速度为 200-400 转 / 分钟， 搅拌 15-30 分钟。 6. 根据权利要求 4 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 2 中初压 成形的压力为 400-600MPa。 权 利 要 求 书 CN 104451340 A 2 1/3 页 3 一种金属陶瓷复合材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及复合材料领域， 具体涉及一种金属陶瓷复合材料及其制备方法。 背景技术 0002 金属陶瓷复合材料是由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。 金。

7、 属陶瓷中的陶瓷具有高熔点、 高硬度的氧化物或难容化合物， 金属相主要是过渡元素及其 合金。 根据各组成相所占百分比不同， 金属陶瓷分为陶瓷为基质和以金属为基质两种。 陶瓷 基金属陶瓷复合材料主要是有以下几类 ： 一， 氧化物基金属陶瓷， 以氧化铝、 氧化锆、 氧化镁 等为基体， 与金属钨、 铬或钴复合而成， 具有耐高温、 抗化学腐蚀、 导电性好、 机械强度高等 特点， 可用作导弹喷管衬套、 熔炼金属的坩埚和金属切削刀具 ； 二， 碳化物基金属陶瓷， 以碳 化钛、 碳化硅等为基体， 与金属钴、 镍、 铬等金属利而成， 具有高强度、 高耐磨性、 耐高温等特 点， 用于制造切削刀具、 高温轴承、 。

8、密封环等 ； 三， 氮化物基金属陶瓷， 以氮化钛、 氮化硼和氮 化钽为基体， 具有超硬性、 抗热振性和良好的高温蠕变形， 应用较少。金属陶瓷复合材料兼 有金属和陶瓷的优点， 它密度小、 硬度高、 耐磨、 导热性好， 不会因为骤冷或骤热而脆裂。金 属陶瓷既具有金属的韧性、 高导热性和良好的热稳定性， 又具有陶瓷的耐高温、 耐腐蚀和耐 磨损等特性目前， 常用的金属陶瓷材料具有良好的拉升强度和弯曲强度， 但是湿润性和粘 接度不高， 任性较差， 急需要开发一种综合性能好的金属陶瓷复合材料。 发明内容 0003 本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种金属陶瓷复合材料 及其制备方法， 提高了。

9、复合材料的湿润性和粘接度。 0004 本发明是采用以下技术手段实现的 ： 一种金属陶瓷复合材料， 包括以下重量份数计的原料 ： 陶瓷粉20-40份， 铝粉15-20份， 氯化铝 10-15 份， 铜粉 3-8 份， 铁粉 4-10 份， 芳基脲 1-3 份， 甘油 4-10 份， 硬脂酸锌 2-5 份， 聚乙烯醇 3-8 份， 聚丙烯酰胺 1-5 份， 硅酸钙 3-6 份， 二氧化硅 1-5 份。 0005 作为优选的是， 上述金属陶瓷复合材料， 包括以下重量份数计的原料 ： 陶瓷粉 25-35份， 铝粉18-20份， 氯化铝12-14份， 铜粉5-7份， 铁粉6-9份， 芳基脲2-3份， 甘。

10、油7-9 份， 硬脂酸锌 3-5 份， 聚乙烯醇 5-7 份， 聚丙烯酰胺 2-4 份， 硅酸钙 4-6 份， 二氧化硅 2-5 份。 0006 作为技术的改进， 还包括聚丙烯腈 2-8 份。 0007 上述金属陶瓷复合材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 步骤 1， 将陶瓷粉， 铝粉， 氯化铝， 铜粉， 铁粉， 芳基脲， 甘油， 硬脂酸锌， 聚乙烯醇， 聚丙烯 酰胺， 硅酸钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中， 搅拌混合均匀， 然后加入聚乙烯醇和聚丙烯 酰胺， 在 40-60条件下搅拌 60-90min， 得到混合物料一 ； 步骤 2， 将混合物料一送入压机， 通过模具初压成形， 得到压坯 ； 步 。

11、骤 3， 将 压 坯 送 入 烧 结 炉， 先 在 真 空 度 为 0.002-0.005MPa 的 条 件 下 升 温 至 150-200， 烧结 200-300 分钟 ； 然后升温至 800-900， 烧结 150-240 分钟， 再降温至 说 明 书 CN 104451340 A 3 2/3 页 4 180-200， 使用水蒸汽熏蒸 20-30 分钟， 降至室温， 即得金属陶瓷复合材料。 0008 作为优选的是， 步骤 1 中混合搅拌均匀的搅拌速度为 200-400 转 / 分钟， 搅拌 15-30 分钟。 0009 作为优选的是， 步骤 2 中初压成形的压力为 400-600MPa。 。

12、0010 有益效果 本发明以铝为主要的金属原料制备复合材料， 提高了金属陶瓷复合材料的导电性、 导 热性和延展性， 铝的价格偏低， 降低了复合材料的成本， 制备过程简单， 易于操作， 适合产业 化。 具体实施方式 0011 实施例 1 一种金属陶瓷复合材料， 包括以下重量份数计的原料 ： 陶瓷粉20份， 铝粉15份， 氯化铝 10 份， 铜粉 3 份， 铁粉 4 份， 芳基脲 1 份， 甘油 4 份， 硬脂酸锌 2 份， 聚乙烯醇 3 份， 聚丙烯酰 胺 1 份， 硅酸钙 3 份， 二氧化硅 1 份。 0012 上述金属陶瓷复合材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 步骤 1， 将陶瓷粉， 铝粉，。

13、 氯化铝， 铜粉， 铁粉， 芳基脲， 甘油， 硬脂酸锌， 聚乙烯醇， 聚丙烯 酰胺， 硅酸钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中， 以搅拌速度为 200 转 / 分钟， 搅拌 15 分钟混 合均匀， 然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺， 在 40条件下搅拌 60min， 得到混合物料一 ； 步骤 2， 将混合物料一送入压机， 通过模具在压力为 400MPa 初压成形， 得到压坯 ； 步骤 3， 将压坯送入烧结炉， 先在真空度为 0.002MPa 的条件下升温至 150， 烧结 200 分钟 ； 然后升温至 800， 烧结 150 分钟， 再降温至 180， 使用水蒸汽熏蒸 20 分钟， 降至室 温， 即得金。

14、属陶瓷复合材料。 0013 实施例 2 一种金属陶瓷复合材料， 包括以下重量份数计的原料 ： 陶瓷粉20-40份， 铝粉15-20份， 氯化铝 10-15 份， 铜粉 3-8 份， 铁粉 4-10 份， 芳基脲 1-3 份， 甘油 4-10 份， 硬脂酸锌 2-5 份， 聚乙烯醇 3-8 份， 聚丙烯酰胺 1-5 份， 硅酸钙 3-6 份， 二氧化硅 1-5 份， 聚丙烯腈 2 份。 0014 上述金属陶瓷复合材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 步骤 1， 将陶瓷粉， 铝粉， 氯化铝， 铜粉， 铁粉， 芳基脲， 甘油， 硬脂酸锌， 聚乙烯醇， 聚丙烯 酰胺， 硅酸钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中。

15、， 以搅拌速度为 300 转 / 分钟， 搅拌 20 分钟混 合均匀， 然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺， 在 50条件下搅拌 80min， 得到混合物料一 ； 步骤 2， 将混合物料一送入压机， 通过模具在压力为 500MPa 初压成形， 得到压坯 ； 步骤 3， 将压坯送入烧结炉， 先在真空度为 0.004MPa 的条件下升温至 180， 烧结 250 分钟 ； 然后升温至 850， 烧结 200 分钟， 再降温至 190， 使用水蒸汽熏蒸 25 分钟， 降至室 温， 即得金属陶瓷复合材料。 0015 实施例 3 一种金属陶瓷复合材料， 包括以下重量份数计的原料 ： 陶瓷粉40份， 铝粉20份。

16、， 氯化铝 15 份， 铜粉 8 份， 铁粉 10 份， 芳基脲 3 份， 甘油 10 份， 硬脂酸锌 5 份， 聚乙烯醇 8 份， 聚丙烯 酰胺 5 份， 硅酸钙 6 份， 二氧化硅 5 份， 聚丙烯腈 6 份。 0016 上述金属陶瓷复合材料的制备方法， 包括以下步骤 ： 说 明 书 CN 104451340 A 4 3/3 页 5 步骤 1， 将陶瓷粉， 铝粉， 氯化铝， 铜粉， 铁粉， 芳基脲， 甘油， 硬脂酸锌， 聚乙烯醇， 聚丙烯 酰胺， 硅酸钙和二氧化硅加入到混合搅拌机中， 以搅拌速度为 400 转 / 分钟， 搅拌 30 分钟混 合均匀， 然后加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺， 在 4。

17、0-60条件下搅拌 60-90min， 得到混合物料 一 ； 步骤 2， 将混合物料一送入压机， 通过模具在压力为 600MPa 初压成形， 得到压坯 ； 步骤 3， 将压坯送入烧结炉， 先在真空度为 0.005MPa 的条件下升温至 200， 烧结 300 分钟 ； 然后升温至 900， 烧结 240 分钟， 再降温至 200， 使用水蒸汽熏蒸 30 分钟， 降至室 温， 即得金属陶瓷复合材料。 0017 性能试验 将本发明制备的复合材料与现有金属陶瓷复合材料进行性能检测， 所得数据如下表所 示 ： 从上述数据可以看出， 本发明制备的复合材料在导热、 导电和延展性上都得到提高， 另 外， 碳纤维的添加改善了金属含量高对复合材料耐磨性差的影响， 提高了复合材料的综合 参数。 说 明 书 CN 104451340 A 5 。