[发明专利]一种环保型的低粘结相金属陶瓷的烧结涂料

说明书

一种环保型的低粘结相金属陶瓷的烧结涂料，包括固体粉末、分散剂、涂料助剂和溶剂四组成分，具体制备方法为：取料后，按球料比5‑10：1添加硬质合金球，并通过行星式球磨机或可倾斜式球磨机混合均匀，球磨时间为3‑6小时，转速为200‑220r/min。本发明的涂料适用于粘结相在20%以下的金属陶瓷，均匀刷涂在石墨舟或烧结板上，在室温下通风晾干，涂料可均匀地粘附其表面，在金属陶瓷烧结的过程中能有效地防止粘舟现象，并确保金属陶瓷表面烧结质量，还可以抑制烧结过程中因渗碳或脱碳形成金属陶瓷性能下降的现象，且本涂料在使用过程中无有害物质挥发，可多次重复使用，既降低了使用一次性涂料的成本，又对环境无污染，体现了绿色环保的理念。

技术领域

本发明属于低粘结相金属陶瓷烧结领域，具体涉及一种环保型的低粘结相金属陶瓷的烧结涂料。

背景技术

金属陶瓷是以陶瓷为硬质相、金属为粘结相的一类结构材料。它综合了力学性能相异的硬质陶瓷相和韧性金属相特性，具有较高的、耐磨性、红硬性、优良的高温抗氧化性以及极低的摩擦系数。近年来，金属陶瓷，尤其是Ti(C,N)基金属陶瓷用于切削工具材料取得了重大的突破，成为最具潜力代替WC-Co的刀具材料。优越的耐磨性能以及高温稳定性不仅提高了刀具的使用寿命，还达到了提高刀具切削表面质量的效果。低粘结相(≤20％)的金属陶瓷具有较高硬度的同时兼顾了强度和断裂韧性，广泛地应用于车刀和铣刀中。然而，金属陶瓷的烧结过程严重影响综合力学性能。金属陶瓷在烧结时，通常采用石墨承烧板(下称烧舟或烧结板)。高温烧结时，特别是液相烧结阶段，金属陶瓷会与烧舟或烧结板发生相互作用，发生渗碳或脱碳现象，导致金属陶瓷表层化学成分和组织变化，降低力学性能；渗碳或脱碳也影响金属陶瓷表面质量。因此，解决低粘结相金属陶瓷在烧结过程中出现的问题保证其优越的力学性显得尤为重要。

目前，市面上研制出的多功能硬质合金、金属陶瓷高温烧结用涂料，虽然其使用范围广泛，可用于较多种类的硬质合金、金属陶瓷，但其成分种类较多且含有对环境有害的聚氧丙烯、聚氧化乙烯甘油醚和乌洛托品以及成本较高的羟乙基纤维素/羟丙基甲基纤维素，并算不上绿色环保的涂料。在使用其烧结金属陶瓷时，该成分的涂料并没考虑到配制的固体粉末(主要为粗颗粒碳黑、细颗粒碳黑和高纯石墨粉)在烧结过程中涂料中碳的活性是否会产生渗碳或脱碳的影响。在这种情况下，迫切需要一种解决上述问题的涂料。本发明的涂料成分体系简单、不含有毒性的有机溶剂和成本较高化学药品，混料工艺简单、涂料贮存方便。使用时，将涂料涂刷到在烧舟或烧结板上，起隔离金属陶瓷和烧舟或烧结板直接接触之用。所取得效果为抑制金属陶瓷在烧结过程中的脱碳或渗碳，获得良好的综合力学性能，同时，确保金属陶瓷具有良好的表面质量。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种环保型的低粘结相金属陶瓷的烧结涂料制备方法，目的在于，通过简化涂料组分、降低涂料中碳的活性，实现低粘结相金属陶瓷涂料的绿色、高效地使用。本发明的环保型的低粘结相金属陶瓷的烧结涂料包括固体粉末、分散剂、涂料助剂和溶剂四组成分。其中各成分的质量百分比为：固体粉末20-30％、分散剂1.5-4％、涂料助剂4-8％，溶剂余量。进一步优选为固体粉末25％、分散剂2.5％、涂料助剂6.5％，溶剂余量。

所述的固体粉末为高纯天然鳞片石墨(固定碳含量≥90)。所述的分散剂为聚乙二醇(PEG)、硅酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠和腐植酸钠中的一种或几种。所述的涂料助剂为吐温和丙酮中的一种或两种。所述的溶剂为蒸馏水、去离子水和乙醇中的一种。

制备保型的低粘结相金属陶瓷的烧结涂料的方法按照下述步骤进行：a.按照质量百分比称取固体粉末20-30％、分散剂2.5％、涂料助剂6.5％，溶剂余量，球料比5-10:1硬质合金球置于球磨罐中；b.在行星式球磨机或倾斜式球磨机上球磨3-6小时，控制转速为200-220r/min；c.将混制而成的涂料用密封的容器收集，置于阴凉处；d.烧结低粘结相金属陶瓷前，使用细毛刷将涂料均匀的刷附在烧舟或烧结板上，并置于室温下，待其晾干；e.将待烧结的金属陶瓷轻置于附有涂料的烧舟或烧结板上，在烧结炉中进行烧结，1490℃-1540℃下液相烧结1-2h。