[发明专利]一种具有多孔结构陶瓷层的摩擦表面的构筑方法

摘要

一种具有多孔结构陶瓷层的摩擦表面的构筑方法，是将SiC粉、钠长石粉、Si粉、Al₂O₃粉、PMMA粉、PVB按照一定配比和程序进行混合制成功能结构原始粉末，将Ag‑Cu‑Ti金属钎料和PVB混匀制成连接层粉末；以钢材为基体，依次铺覆连接层粉末和多孔结构陶瓷原始粉末，选区激光烧结粉末层形成预制体，将预制体放入真空烧结炉中进行烧结，获得以钢材为基体的具有功能结构的摩擦表面。本发明简化了多孔陶瓷和钢材基体的连接步骤，直接在钢材基体上制备了多孔陶瓷功能表面，由于陶瓷本身的高耐磨特性以及多孔陶瓷能储存润滑油和磨屑，极大地提升了钢材的抗磨损能力，钢材基体和功能表面之间通过金属钎料连接层进行高强度连接，陶瓷层不易剥落。

主权项

1.一种具有多孔结构陶瓷层的摩擦表面的构筑方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、基体预处理：将熔点大于1200℃的钢材基体依次用丙酮/石油醚、无水乙醇超声清洗，去除表面油污，氮气吹干；2)、多孔结构陶瓷原材料的制备：a.按质量比100:5～20:10～50称取粒径为0.2～20μm的SiC粉末、粒径为0.5～20μm的烧结助剂、无水乙醇，其中烧结助剂是钠长石粉、Si粉、Al₂O₃粉质量比为2～3:1～2:1～2；b.将步骤a中的混合原料在尼龙球磨罐中进行球磨混匀得到混合浆料，磨球材质为SiC，球磨8～30h后，添加质量浓度为5％的PVB乙醇溶液，继续球磨1～2h；其中，粘结剂PVB的质量为SiC质量的1～3％；c.将混合浆料通入喷雾干燥塔中进行干燥，其中进口空气温度150～250℃，出口空气温度100℃～125℃，空塔气速0.2～0.5m/s；d.按SiC质量的10～40％向步骤c得到的混合粉末中添加粒径为20～80μm的PMMA微粉，然后进行机械混合制成多孔结构陶瓷原始粉末；3)、金属钎料预处理：选取焊接温度在960～1050℃的Ag～Cu～Ti钎料，与质量浓度为5％的PVB乙醇溶液混合得混合浆料，其中PVB的质量为金属钎料质量的1～3％，将混合浆料在尼龙球磨罐中球磨8～15h，磨球材质为SiC，球磨后的浆料在100～140℃真空干燥箱中干燥2～8h；4)、粉层铺覆：在预处理后的钢材基体上依次铺覆10～100μm厚经预处理的金属钎料粉末、50～300μm厚的多孔结构陶瓷原始粉末，得到预制体；5)、激光烧结成形：对粉末层进行选区激光烧结，激光烧结工艺参数为：CO₂激光器，预制体预热温度40～60℃，激光功率10～25W，光斑直径0.1～0.4mm，扫描间距0.05～0.2mm，扫描速度1000～3000mm/s；6)、摩擦表面的生成：将经过激光烧结表面成型的预制体放入真空度为6×10^‑2 ～ 2 ×10^‑2 Pa的真空烧结炉中，以1～3℃/min速度升温到500～600℃，保温1～3h，以3～5℃/min的速度升温到850～950℃，保温1～3h，以10～20℃/min的速度升温到960～1050℃，保温10min，以5～15℃/min的速度降温至350～500℃，停止加热，自然冷却到室温，形成以钢材为基体、以金属钎料为连接层、以多孔陶瓷为表面功能结构的摩擦表面。