專利名稱：一種金屬陶瓷復合耐磨材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬陶瓷復合耐磨材料及其制備方法，具體是指一種用于物料輸送系統(tǒng) 的金屬陶瓷復合耐磨材料及其制備方法。
背景技術：
在冶金、電力、建材、機械、化工等行業(yè)的物料輸送系統(tǒng)中，大多采用高錳鋼和耐磨合 金等制作耐磨襯板。雖然金屬材料制成的襯板具有良好的強韌性，但這種襯板重量大，硬度 低，耐磨性能差，壽命短，需要勤換襯板，這無疑加重了工人的勞動強度，增加了成本，停 機檢修也降低了設備的利用率。因此，開發(fā)新型耐磨材料，提高物料輸送系統(tǒng)的抗磨性能， 是工業(yè)領域普遍關注的問題。
目前用金屬材料制造耐磨襯板常用鑄造或者堆焊技術，如專利號ZL94107290.8的發(fā)明專 利公開了采用鑄造方法生產高強度高鉻鑄鐵襯板的方法。堆焊技術則是將耐磨材料熔敷到低 碳鋼等基板上制成復合耐磨鋼板，如W96年《焊接技術》雜志刊登的論文"加粉堆焊工藝及 耐磨堆焊復合鋼板的應用"，介紹了復合耐磨鋼板的一種制備技術。
陶瓷材料所具有的高強度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等性能遠遠優(yōu)于金 屬材料和高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一個致命弱點。因此，陶瓷材料只適于沖擊 載荷不大的工況。如實用新型專利21_032076:16.9 "焊接式耐磨陶瓷片"，其陶瓷片由氧化鋁粉 經高溫燒制工藝制作，在陶瓷片的中部設有1~2個圓錐形焊接孔，采用塞焊工藝連接到耐磨 構件上，若干塊連接形成整體。該專利解決了將陶瓷片粘貼于磨損部位，使用中容易脫落的 問題。
用金屬材料制作的耐磨件韌塑性好，能夠承受沖擊，但硬度較低，耐磨性較差。陶瓷材 料雖然硬度高，耐磨性能優(yōu)良，但韌性差，易碎。如果把兩者結合起來制成復合材料，可以 充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)點，達到既耐磨，又抗沖擊的目的。如公開號為CN101024S56A的發(fā) 明專利"一種金屬陶瓷耐磨復合材料及制備方法"，該專利以金屬耐磨板為基體，在鋼板上鑿 孔，將耐磨陶瓷材料鑲嵌在鋼板孔內，陶瓷和基體之間的間隙用有機或者無機膠做粘接劑填 充。這種陶瓷與金屬的復合方法采用粘接技術，結合強度低，不適于高溫環(huán)境，粘接劑容易 老化，使得陶瓷材料容易脫落，造成耐磨件失效。
隨著機械零部件使用工況的日益苛刻，如磨損、腐蝕、高溫等，對低成本、使用方便、 生產效率高、性能優(yōu)異的耐磨材料的需求也更加迫切
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有金屬陶瓷復合材料中金屬與陶瓷的結合強度低、粘接劑易老 化、耐磨陶瓷容易脫落、不適于高溫工況等問題，本發(fā)明提出了一種可使金屬與陶瓷牢固焊 接，從而提高復合材料耐磨性，降低使用成本，滿足生產要求等優(yōu)點的金屬陶瓷復合耐磨材 料及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
一種金屬陶瓷復合耐磨材料，它包括基板，所述基板上開設有若干個盲孔，在盲孔內設 有與盲孔相匹配的耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊與盲孔焊接連接。
所述基板厚度在3-40mm，盲孔深度小于基板厚度或者所述基板厚度在3-40mm,在基板 上設有若干個通孔，在基板的一面焊接與基板同樣尺寸、厚度為2-20mm的底板，使所有的 通孔成為盲孔；基板為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中的一種。
所述基板優(yōu)選低碳鋼或低合金鋼。
所述盲孔的橫截面為圓形或多邊形或其他規(guī)則形狀，面積不小于4平方毫米，相鄰盲孔 邊緣之間的最小距離不小于0.8mm。
所述耐磨陶瓷塊為氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、 塞隆陶瓷中的一種所制成的多面體或者旋轉體，耐磨陶瓷塊的高度為2 38mm與盲孔深度相 同，體積不小于8立方毫米，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.1 8mm。
所述耐磨陶瓷塊優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。
一種金屬陶瓷復合耐磨材料的制備^"法，它的步驟為
(1) 選擇基板，并在基板上開盲孔；基板的材質選用低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低合 金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中的一種；基板的厚度為3 40mm,其長度和寬度可以根據需要任意 確定；在基板上開面積不小于4平方毫米的盲孔，盲孔下剩余金屬的厚度為2 20mm,盲孔在 基板上均勻分布，相鄰盲孔邊緣之間的最小間距不小于0.80101;
或者在基板上開面積不小于4平方毫米的通孔，通孔在基板上均勻分布，相鄰通孔邊緣 之間的最小間距不小于0.8mm，然后在基板的一面焊接上與基板同樣尺寸、厚度為2~20mm 的底板，使所開的通孔成為盲孔；
(2) 采用已有技術制備耐磨陶瓷塊，并與步驟(1)所開盲孔匹配； 耐磨陶瓷塊的幾何體為多面體或者旋轉體，多面體優(yōu)先選用棱臺、直棱柱；回轉體優(yōu)先
選用圓臺、圓柱；耐磨陶瓷塊的高度為2~38mm，體積不小于8立方毫米；耐磨陶瓷塊的尺寸與基板上盲孔尺寸匹配，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.1~8mm,耐磨陶瓷塊的高 度與盲孔的深度一樣；
耐磨陶瓷塊的材質選用氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶 瓷，塞隆陶瓷中的一種，優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。
(3) 在基板上安裝耐磨陶瓷塊；
將步驟(2)制備的耐磨陶瓷塊安裝到基板的盲孔中，并使耐磨陶瓷塊處于盲孔的中心位 置，保證其周邊的間隙均勻；
(4) 采用釬焊或電弧焊方式，將耐磨陶瓷塊與基板焊接在一起；
(5) 釬焊或電弧焊后，對耐磨陶瓷塊與盲孔之間間隙的焊縫進行打磨清理，使表面平整。 所述步驟(4)中，采用釬焊方法時，在陶瓷耐磨塊與盲孔之間的間隙處，預置釬劑和釬
料；釬焊的釬料可用粉末或絲或箔形式，釬料的加入量以體積計算，是陶瓷耐磨塊與盲孔之 間間隙體積的1.05~1.50倍，釬料的化學成分以重量份計Cu 30~99.9份，AgO 35份，Zn 0~40 份，Ni(T20份，TKT38份，Sn 0~12份，釬料中允許含有其他不影響其性能的雜質；釬劑的 成分以重量份計硼砂2(T100份，硼酸(T75份，氯化鉀0~15份，或者選用牌號為YJ1或YJ2 或YJ7的市售釬劑，釬劑的加入量由釬料的質量確定，是釬料質量的5~25%。釬焊方法可以 選用火焰釬焊、電弧釬焊、爐中釬焊三種方法之一。
所述步驟(4)中，采用常規(guī)的電弧焊技術填充金屬至陶瓷耐磨塊與盲孔之間的間隙內， 直到填滿，填充金屬的類型與由所用焊條或焊絲確定。電弧焊可以采用焊條電弧焊或氣體保 護焊。焊條電弧焊時，焊條選用直徑為2.5mm或3.2mm的E4303或E5015;焊絲選用直徑 0.8~1.6mm的ER50-6。
所述焊條優(yōu)先選用直徑2.Smm的E4303;焊絲優(yōu)先選用直徑0.8mm的ER50-6。
本發(fā)明選擇厚度為3~40mm的基板，其長度和寬度可以根據需要任意確定。在基板上開 面積不小于4平方毫米的盲孔，盲孔在基板上均勻分布，相鄰盲孔邊緣之間的最小間距不小 于O.Smm。或者在基板上開面積不小于4平方毫米的通孔，通孔在基板上均勻分布，相鄰通 孔邊緣之間的最小間距不小于0.8mm，然后在基板的一面輝接上與基板同樣尺寸、厚度為 2~20mm的底板，使所開的通孔成為盲孔。采用已有技術制作與上述盲孔尺寸匹配的耐磨陶 瓷塊，耐磨陶瓷塊安裝到盲孔，要求耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.1 8mm,耐磨陶 瓷塊的高度與盲孔的深度一樣，以保證耐磨陶瓷塊放入盲孔時，表面平整。最后將耐磨陶瓷 塊與盲孔之間的間隙用焊接方法填滿金屬，在焊接熱作用下，通過擴散與反應使陶瓷與金屬 達到高強度結合。最后將焊縫打磨平整，裸露陶瓷的面即為耐磨面。
本發(fā)明的基板材質根據磨損部位的工況確定，可以選用低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼等，優(yōu)選選用低碳鋼或低合金鋼，如Q195、 Q23S、 0345等》室溫、 無腐蝕的磨料磨損工況，可以采用低碳鋼，有腐蝕介質的工況則采用不銹鋼，高溫工況采用 耐熱鋼。
耐磨陶瓷塊的幾何體為多面體或者旋轉體，多面體優(yōu)先選用棱臺、直棱柱；回轉體優(yōu)先 選用圓臺、圓柱。耐磨陶瓷塊的高度為2~38mm,體積不小于8立方毫米。耐磨陶瓷塊的尺 寸與基板上盲孔尺寸匹配，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.:T8mm,耐磨陶瓷塊的高 度與盲孔的深度一樣。耐磨陶瓷塊的材質選用氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化 硅陶瓷、氮化硅陶瓷，塞隆陶瓷，優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。
耐磨陶瓷塊與盲孔之間的間隙采用焊接方法填滿金屬，采用的焊接方法為釬焊和電弧焊 之一。釬焊的釬料可用粉末、絲、箔等形式，釬料的加入量以體積計算，是陶瓷耐磨塊與盲 孔之間間隙體積的1.05~1.50倍，釬料的化學成分以重量份計0!30~99.9份，Ag(T35份，Zn (T40份，Ni(T20份，Ti(T38份，Sn0"12份，釬料中允許含有其他不影響其性能的雜質。釬 劑的成分以重量份計硼砂20 W0份，硼酸0~75份，氯化鉀0~15份，或者選用牌號為YJ1 或W2或YJ7的市售釬劑，釬劑的加入量由釬料的質量確定，是釬料質量的5~25%。釬焊方法 可以選用火焰釬焊、電弧釬焊、爐中釬焊三種方法之一。電弧焊可以采用焊條電弧焊或氣體 保護焊，優(yōu)選選用氣體保護焊。焊條選用直徑為2.5mm或3.2mm的E4303或E5015,優(yōu)先選 用直徑2.5mm的E4303;焊絲選用直徑0.8~1.6mm的ER50"6，優(yōu)先選用直徑0,8mm的ER50^S。
本發(fā)明所述金屬陶瓷復合耐磨材料的應用和實施具有如下明顯效果-
(1) 金屬陶瓷復合耐磨材料既有金屬材料韌塑性好，抗沖擊的優(yōu)點，又有陶瓷材料硬 度高，耐磨性能優(yōu)良的長處。
(2) 金屬與陶瓷的結合強度高；
(3) 克服了原有金屬陶瓷耐磨復合材料所用的粘接劑容易老化的弊端，解決了使用過程 容易脫落的技術難題；
(4) 本發(fā)明的金屬陶瓷耐磨復合材料可應用于高溫環(huán)境，與粘接劑制成的同類產品不能 用于高溫工況相比，擴大了應用范圍，為高溫磨損工況提供了酎磨材料。
(5) 金屬陶瓷復合耐磨材料與其他構件的連接是金屬與金屬的連接，比陶瓷與金屬連接 容易得多，方便制成耐磨結構件。


圖l為金屬陶瓷復合耐磨材料(板材)的上表面； 圖2為金屬陶瓷復合耐磨材料(板材)的局部剖視圖。其中i耐磨陶瓷塊，2基板，3焊縫，4盲孔。
具體實施例方式
下面結合附圖與實麄例對本發(fā)明傲進一步說明e
圖l、圖2中，金屬陶瓷復合耐磨材料包括基板2,基板2上開設有若干個盲孔4，在盲 孔4內設有與盲孔4相匹配的耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1與盲孔4焊接連接?；?厚度 在340mm,盲孔4深度小于基板2厚度；或者基板2厚度在340mm,在基板2上設有若干 個通 L，在基板2的一面焊接與基板2同樣尺寸、厚度為2-20mm的底板，使所有的通孔成 為盲孔4;基板2為低碳鋼、中碳锏、高碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中釣一種?；? 優(yōu)選低碳鋼或低合金鋼，甯孔4為圜形或矩形或三角形或菱形或其他規(guī)則形狀，面積不小于 4平方毫米，相鄰盲孔4邊緣之間的最小距離不小于0.3爪爪。耐磨陶瓷塊1為氧化鋁陶瓷、 氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氣化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一種所制成的多面體或 者旋轉體，耐磨陶瓷塊l的高度為2"38mm與盲孔4深度相同，體積不小于8立方毫米，耐 磨陶瓷塊l與盲孔4之間飽最大間隙為0.11mrm耐磨陶瓷塊1優(yōu)選氧化鋁陶瓷。本發(fā)B月的 金屬陶瓷復合耐磨材料并不僅限于板材，也適合于其他形狀，如圓管、不魏贈的幾何體等， 改變形狀的金屬陶瓷復合耐磨材料也在本專利的保護范圍之內。
實施例l:
金屬陶瓷復合耐磨材料的制備方法為s
(1) 選擇基板2，并在基板2上開盲孔4
基板2為厚度20mm的低碳鋼，長度和寬度分別為305mm、 200mm。在基板2上開若干 直徑為10mm的盲孔4，盲孔4深度為l5mm，盲孔4剩余金屬的厚度為Smm,盲孔4在基 板2上均勻分布，相鄰盲孔4邊緣之間的最小間距為Smm，盲孔4到鋼板邊緣的最小距離為
(2) 采用已有技術制備耐磨陶瓷塊，并與步驟(1)所開盲孔4匹配 耐磨陶瓷塊i的幾何體為正圓臺，正圓臺的下底面直徑為10mm,上底面直徑為7mm，
高度為lSmrtu耐磨陶瓷塊1的尺寸與基敏2上盲孔4尺寸匹配，耐磨陶瓷塊1與盲孔4之 間的最大間隙為1.5rmm耐磨陶瓷塊l的材質選用氧化鋁陶瓷。
(3) 在基裰2上安裝陶瓷酎磨塊i
將步驟《2)制備的陶瓷耐磨塊1安裝到基板2的盲孔4中，并使耐磨陶瓷塊1處于盲孔 4的中心位置，保證其周邊的間隙均勻，
(4) 在耐磨陶瓷塊1與盲孔4之間的間隙處，預置釬劑和釬料，釬劑成分按重量份計為硼砂25份，硼酸75份釬料按重量份計為68份Cu, 32份Zn,釬料可用粉末或絲或箔形 式。釬料的加入量以體積計算，是陶瓷耐磨塊與盲孔之間間隙體^l的1.3倍，釬劑的加入量 為釬料質量的12%。
(5) 采用空氣爐中釬焊，釬焊溫度為960d80TC,保溫時間為20分鐘。
(6) 釬焊后，對陶瓷與盲孔之間間隙的焊縫進行打磨清理，使表面平整，即得到金屬陶 瓷復合耐磨材料。
實施例2:
(1) 選擇基板2，并在基板2上開盲孔4
基板2為厚度16mm的低碳鋼，長度和寬度分別為170mm、 90mm。在基板2上開若干 直徑為12mm的盲孔4，盲孔4深度為10mm,盲孔4剩余金屬的厚度為6mm,盲孔4在基 板2上均勻分布，相鄰盲孔4邊緣之間的最小間距為4mm，盲孔4到鋼板邊緣的最小距離為 5mm。
(2) 采用已有技術制備耐磨陶瓷塊l，并與步驟(1)所開盲孔匹配
耐磨陶瓷塊1的幾何體為圓柱，圓柱的直徑為llmm,高度為10mm。耐磨陶瓷塊1的 尺寸與基板2上盲孔4的尺寸匹配，耐磨陶瓷塊l與盲孔4之間的最大間隙為0.5mrru耐磨 陶瓷塊1的材質選用氧化鋁陶瓷。
(3) 在基板2上安裝耐磨陶瓷塊1
將步驟(2)制備的耐磨陶瓷塊1安裝到基板2的盲孔4中，并使耐磨陶瓷塊1處于盲孔 4的中心位置，保證其周邊的0,5mm的均勻間隙。
(4) 在耐磨陶瓷塊1與盲孔4之間的間隙處，預置釬劑和釬料，釬劑成分按重量份計為 硼砂25份，硼酸75份；釬料按重量份計為5S份Cu, 45份Zn。釬料的加入量以體積計算， 是陶瓷耐磨塊與盲孔之間間隙體積的1.2倍，釬劑的加入量為釬料質量的W%。
(5) 采用火焰釬焊，釬焊部位的溫度要達到9i0t:以上，并保持到釬料熔化填充到耐磨 陶瓷塊1與盲孔4之間的間隙，隨后再繼續(xù)加熱S 10分鐘，提高接頭的強度。
(6) 釬焊后，對耐磨陶瓷塊1與盲孔4之間間隙的焊縫進行打磨清理，使表面平整。即 得到金屬陶瓷復合耐磨材料。
實施例3:
(1)選擇基板2，并在基板2上開盲孔4
基板2為厚度18mm的低碳鋼，長度和寬度分別為30Smm、 200mm。在基板2上開若干
9直徑為10mm的盲孔4，盲孔4深度為12mm,盲孔4剩余金屬的厚度為6mm,盲孔4在基 板2上均勻分布，相鄰盲孔4邊緣之間的最小間距為5mm,盲孔4到鋼板邊緣的最小距離為 5mm。
(2〉采用已有技術制備耐磨陶瓷塊l，并與步驟(1)所開盲孔4匹配 耐磨陶瓷塊l的幾何體為正圓臺，正圓臺的下底面直徑為lOmm,上底面直徑為6mm, 高度為12mm。耐磨陶瓷塊1的尺寸與基板2上盲孔尺寸匹配，耐磨陶瓷塊1與基盲孔4之 間的最大間隙為2mm。耐磨陶瓷塊1的材質選用氧化鋁陶瓷。 (3〉在基板2上安裝耐磨陶瓷塊1 將步驟(2)制備的耐磨陶瓷塊1安裝到基板2的盲孔4中，并使耐磨陶瓷塊1處于盲孔 4的中心位置，保證其周邊的間隙均勻。
(4) 選用直徑0.80!01的￡1 0-6焊絲，采用二氧化碳氣體保護焊填充金屬至耐磨陶瓷塊 1與盲孔4之間的間隙，直到填滿。焊接電流為120A,電壓為20V，保護氣體流量為121/min。
(5) 對耐磨陶瓷塊1與盲孔4之間間隙的焊縫進行打磨清理，使表面平整。即得到金屬 陶瓷復合耐磨材料。
實施例4:
(1) 選擇基板2，并在基板2上開盲孔4
基板2為厚度12mm的低碳鋼，長度和寬度分別為180mm、 95mm。在基板2上開邊長 為12mm的正方形盲孔4,盲孔4深度為6mm,盲孔4下剩余金屬的厚度為6mm,盲孔4 在基板2上均勻分布，相鄰盲孔4邊緣之間的最小間距為5mm,盲孔4到鋼板邊緣的最小距 離為5mm。
(2) 采用已有技術制備耐磨陶瓷塊l,并與步驟(1)所開盲孔4匹配 耐磨陶瓷塊l的幾何體為正四棱臺，正四棱臺的下底面為邊長為12mm的正方形，上底
面為邊長8mm的正方形，高度為6mm。耐磨陶瓷塊1的尺寸與基板上盲孔尺寸匹配，耐磨 陶瓷塊1與盲孔4之間的最大間隙為2mm。耐磨陶瓷塊3L的材質選用氧化鋁陶瓷。
(3) 在基板2上安裝耐磨陶瓷塊1
將步驟(2)制備的耐磨陶瓷塊1安裝到基板2的盲孔4中，并使耐磨陶瓷塊1處于盲孔 4的中心位置，保證其周邊的間隙均勻。
(4) 選用直徑0.8 101的￡850-6焊絲，采用二氧化碳氣體保護焊填充金屬至耐磨陶瓷塊 l與盲孔4之間的間隙，直到填滿。焊接電流為120A，電壓為20V，保護氣體流量為12l/min。
(5) 對耐磨陶瓷塊1與盲孔4之間間隙的焊縫進行打磨清理，使表面平整。即得到金屬陶瓷復合耐磨材料。 實施例5:
本實施例中，采用TIG電II釬焊；釬料化學成分以重量份計Cu30份，Ag3S份，Zn 40 份，W20份，Ti38份；釬劑的成分以重量份計蠲砂20份，蠲酸75份，氯化鉀W份。釬 料的加入量以體積計算，是陶瓷耐磨塊與盲孔之間間隙體積的1.5倍，釬劑的加入量為釬料 質量的25%。其余與實施例l相同，不再贅述。
實施例6:
本實施例中，釬料化學成分以重量份計Cu50份,Ag20份，2ri30份，N加份，TOS份, Sn0,5份；釬劑的成分以重量份計灘砂SO份，顧酸SO份，氯化鉀IO份。釬料6tf加入量以 體積計算，是陶瓷耐磨塊與盲孔之間間隙體積的1.2S倍，釬劑的加入量為釬料質量的5%。 其余與實施例l相同，不再贅述。
實施例7:
本實施例中，釬料化學成分以重量份計0199.9份；釬劑的成分以重量份計硼砂WO份。 釬料的加入量以體積計箅，是陶瓷耐磨塊與盲孔之間間隙體積的1.2倍，釬劑的加入量為釬 料質量的12%。其余與實施例l相同，不再贅述。
實施例8:
本實施例中，釬劑牌號為YJl,釬劑的加入量為釬料質量的10% 其余與實施例l相同， 不再贅述。 實施例9:
在本實施例中，釬劑牌號為YJ2,釬劑的加入量為釬料質量的15% 其余與實施例l相同， 不再贅述。
實施例10:
在本實施例中，釬劑牌號為VB,釬劑的加入量為釬料質蠻的8%。其余與實施例i相同， 不再贅述。
實施例11:
本實施例中，采用焊條電弧焊，焊條選用直徑為2.5mm的E4303焊條。其余與實施例3 相同，不再贅述。 實施例12:
本實施例中，采用焊條電弧焊，焊條選用直徑為3.2mm的E501S焊條a其余與實施倒3 相同，不再贅述。 實施例13:本實施例中，采用焊條電弧焊，焊條選用直徑3.2mm的E4303焊條。其余與實施例3相 同，不再贅述。 實施例14:
本實施例中，采用氣體保護電弧焊，焊絲選用直徑1.4 101的￡ 50>6。其余與實施倒3相 同，不再贅述。
權利要求
1.一種金屬陶瓷復合耐磨材料，它包括基板，其特征是，所述基板上開設有若干個盲孔，在盲孔內設有與盲孔相匹配的耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊與盲孔焊接連接。
2. 如權利要求1所述的金屬陶瓷復合耐磨材料，其特征是，所述基板厚度在3-40mm，盲 孔深度小于基板厚度；或者所述基板厚度在3-40mm,在基板上設有若干個通孔，在基板的 一面焊接與基板同樣尺寸、厚度為2-20mm的底板，使所有的通孔成為盲孔；基板為低碳鋼、 中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中的一種。
3. 如權利要求2所述的金屬陶瓷復合耐磨材料，其特征是，所述基板優(yōu)選低碳鋼或低合金鋼。
4. 如權利要求1或2所述的金屬陶瓷復合耐磨材料，其特征是，所述盲孔的橫截面為圓形 或多邊形或其他規(guī)則形狀，面積不小于4平方毫米，相鄰盲孔邊緣之間的最小距離不小于 0.8mm。
5. 如權利要求1所述的金屬陶瓷復合耐磨材料,其特征是，所述耐磨陶瓷塊為氧化鋁陶瓷、 氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一種所制成的多面體或 者旋轉體，耐磨陶瓷塊的高度為2 38mm與盲孔深度相同，耐磨陶瓷塊的體積不小于8立方毫 米，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.1 8mm。
6. 如權利要求5所述的金屬陶瓷復合耐磨材料，其特征是，所述耐磨陶瓷塊優(yōu)先選用氧化招陶瓷。
7. —種權利要求1所述金屬陶瓷復合耐磨材料的制備方法，其特征是，它的步驟為(1) 選擇基板，并在基板上開盲孔；基板的材質選用低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低合 金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中的一種；基板的厚度為3 40mm,其長度和寬度根據需要任意確定； 在基板上開面積不小于4平方毫米的盲孔，盲孔下剩余金屬的厚度為2 20mm,盲孔在基板上 均勻分布，相鄰盲孔邊緣之間的最小間距不小于0,8mm;或者在基板上開面積不小于4平方毫米的通孔，通孔在基板上均勻分布，相鄰通孔邊緣 之間的最小間距不小于0.8mm，然后在基板的一面焊接上與基板同樣尺寸、厚度為2~20mm 的底板，使所開的通孔成為盲孔；(2) 采用已有技術制備耐磨陶瓷塊，并與步驟(1)所開盲孔匹配； 耐磨陶瓷塊的幾何體為多面體或者回轉體，多面體優(yōu)先選用棱臺、直棱柱；回轉體優(yōu)先選用圓臺、圓柱；耐磨陶瓷塊的高度為2~38mm,體積不小于8立方毫米；耐磨陶瓷塊的尺寸與基板上盲孔尺寸匹配，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0，:T8mm,耐磨陶瓷塊的高 度與盲孔的深度一樣；耐磨陶瓷塊的材質選用氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶 瓷，塞隆陶瓷中的一種，優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷；(3) 在基板上安裝耐磨陶瓷塊；將步驟(2)制備的耐磨陶瓷塊安裝到基板的盲孔中，并使耐磨陶瓷塊處于盲孔的中心位 置，保證其周邊的間隙均勻；(4) 采用釬焊或電弧焊方式，將耐磨陶瓷塊與基板焊接在一起；(5) 釬焊或電弧焊后，對耐磨陶瓷塊與盲孔之間的焊縫進行打磨清理，使表面平整。
8. 如權利要求7所述的金屬陶瓷復合耐磨材料的制備方法，其特征是，所述步驟(4)中， 采用釬焊方法時，在陶瓷耐磨塊與盲孔之間的間隙處，預置釬劑和釬料；釬焊的釬料采用粉 末或絲或箔形式，釬料的加入量以體積計算，是陶瓷耐磨塊與盲孔之間間隙體積的1.05~1.50 倍，釬料的化學成分以重量份計Cu30 99.9份，Ag(T35份，ZnO 40份，Ni0 20份，Ti0~38 份，Sn(T12份；釬劑的成分以重量份計硼砂2(T100份，硼酸0~75份，氯化鉀0 15份， 或者選用牌號為YI1或YJ2或YJ7的市售釬劑，釬劑的加入量由釬料的質量確定，是釬料質量 的5~25%;釬焊方法可以選用火焰釬焊、電弧釬焊、爐中釬焊三種方法之一。
9. 如權利要求7所述的金屬陶瓷復合耐磨材料的制備方法，其特征是，所述步驟(4)中， 采用常規(guī)的電弧焊技術填充金屬至陶瓷耐磨塊與盲孔之間的間隙內直到填滿，填充金屬的類 型與由所用焊條或焊絲確定，電弧焊采用焊條電弧焊或氣體保護焊；焊條電弧焊時，焊條選 用直徑為2,5mm或3.2mm的E4303或E5015;焊絲選用直徑0.8~1.6mm的ER50-6。
10. 如權利要求9所述金屬陶瓷復合耐磨材料的制備方法，其特征是，所述焊條優(yōu)先選用 直徑2.5mm的E4303;焊絲優(yōu)先選用直徑0.8mm的ER50-6。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬陶瓷復合耐磨材料及其制備方法。它解決了現(xiàn)有金屬陶瓷復合材料中金屬與陶瓷的結合強度低、粘接劑易老化、耐磨陶瓷容易脫落、不適于高溫工況等問題，具有可使金屬與陶瓷牢固焊接，從而提高復合材料耐磨性，降低使用成本，滿足生產要求等優(yōu)點。其結構為它包括基板，所述基板上開設有若干個盲孔，在盲孔內設有與盲孔相匹配的耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊與盲孔焊接連接。
文檔編號B23K1/00GK101566271SQ20091001517
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權日2009年5月19日
發(fā)明者孫俊生 申請人:山東大學