本申請涉及材料領域，尤其涉及一種金屬陶瓷制品制備方法及金屬陶瓷制品。

背景技術：

近年來，陶瓷材料以其較高的硬度和良好的電磁透過性能越來越多地應用于消費電子領域。然而，與金屬、塑料等材料相比，陶瓷材料的韌性低，易破碎。

目前，為擴大陶瓷材料的應用范圍，主要采用在陶瓷材料中引入金屬相的方式提高陶瓷材料的韌性。陶瓷與金屬復合后，得到的金屬陶瓷材料相對于陶瓷而言，其韌性以及機械加工性能得到一定提升，但其材料表面光澤度較差，進而影響金屬陶瓷材料在外觀產品上的應用。

因此，如何兼顧金屬陶瓷材料的韌性以及金屬陶瓷制品表面的美觀程度成為了亟待解決的問題。

技術實現要素：

本申請實施例提供一種金屬陶瓷制品制備方法及金屬陶瓷制品，用以解決現有技術中不能兼顧金屬陶瓷制品的韌性和表面的美觀程度的缺陷。

本申請實施例提供一種金屬陶瓷制品制備方法，包括：在160ˉ200℃的溫度下，混煉金屬陶瓷粉體2ˉ5h；根據所述混煉得到的液相金屬陶瓷喂料，制備金屬陶瓷熟坯；對所述金屬陶瓷熟坯進行釉燒，得到金屬陶瓷制品。

進一步可選地，根據所述混煉得到的液相金屬陶瓷喂料，制備金屬陶瓷熟坯，包括：對所述混煉得到的液相金屬陶瓷喂料注塑成型；對所述注塑成型得到的金屬陶瓷生坯進行脫脂，以脫除有機粘結劑；對所述脫脂后的金屬陶瓷生坯進行燒結，以得到金屬陶瓷熟坯。

進一步可選地，對所述注塑成型得到的金屬陶瓷生坯進行脫脂，以脫除有機粘結劑，包括：采用溶劑脫脂和熱脫脂相結合的脫脂方法或催化脫脂的方法，脫除所述金屬陶瓷生坯中的所述有機粘結劑；其中，所述溶劑脫脂所使用的溶劑包括：水、120號航空煤油、二溴丙烷、三氯乙烯、正庚烷、正己烷以及酒精。

進一步可選地，對所述脫脂后的金屬陶瓷生坯進行燒結，以得到金屬陶瓷熟坯，包括：在h2、n2或ar的保護氣氛下，采用600ˉ900℃的溫度對所述金屬陶瓷生坯進行30ˉ240min的預燒結；在h2、n2或ar的保護氣氛下，采用1100ˉ1450℃的溫度對所述預燒結后的金屬陶瓷生坯進行2-6h的燒結，得到金屬陶瓷熟坯。

進一步可選地，對所述金屬陶瓷熟坯進行釉燒之前，還包括：在滾筒拋光機、振動拋光機、離心滾筒拋光機或木桶拋光機中，拋光所述金屬陶瓷熟坯4ˉ12h；和/或,在濃度為0.1ˉ1.0mol/l的鹽酸或硝酸溶液中，洗滌所述金屬陶瓷熟坯2ˉ10h；和/或,采用酒精、甲苯、正庚烷或正己烷，沖洗所述金屬陶瓷熟坯1ˉ10min。

進一步可選地，對所述金屬陶瓷熟坯進行釉燒，得到金屬陶瓷制品，包括：在所述金屬陶瓷熟坯的表面涂覆濃度為10ˉ60vol％的低溫釉料形成厚度為0.1ˉ0.5mm的低溫釉料層，并通風干燥；在500ˉ900℃的溫度下，對涂覆所述低溫釉料層的金屬陶瓷熟坯進行30ˉ240min的釉燒；在30ˉ200℃/h的冷卻環(huán)境下，冷卻所述釉燒后的金屬陶瓷熟坯以得到所述金屬陶瓷制品。

進一步可選地，所述金屬陶瓷粉體的配比為：陶瓷粉體：25ˉ60vol％；金屬粉體：5ˉ35vol％；有機粘結劑：35ˉ60vol％。

本申請實施例提供一種金屬陶瓷制品，包括：由混煉得到的液相金屬陶瓷喂料制備得到的金屬陶瓷熟坯；以及附著于所述金屬陶瓷熟坯表面上的釉層；其中，混煉過程為在160ˉ200℃的溫度下，混煉金屬陶瓷粉體2ˉ5h。

進一步可選地，所述金屬陶瓷喂料的配比為：陶瓷粉體：25ˉ60vol％；金屬粉體：5ˉ35vol％；有機粘結劑：35ˉ60vol％。

進一步可選地，所述陶瓷粉體為二氧化鋯、氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂中的至少一種。

進一步可選地，所述金屬粉體包括：鐵粉、銅粉以及鎳粉中至少一種。

本實施例中，在160ˉ200℃的溫度下，混煉金屬陶瓷粉體2ˉ5h得到穩(wěn)定液相的金屬陶瓷復合喂料，使得金屬粉末以及陶瓷粉末能夠形成較為連續(xù)的結構，進而增加金屬陶瓷材料的韌性。與此同時，制備得到金屬陶瓷熟坯后，在樣品的表面施釉得到金屬陶瓷制品，進一步提升了金屬陶瓷制品的表面光澤度以及耐污性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1a是本申請實施例提供的一金屬陶瓷制品制備方法的流程示意圖；

圖1b是本申請實施例提供的一種制備金屬陶瓷熟坯方法的流程示意圖；

圖2是本申請實施例提供的一金屬陶瓷制品的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1a是本申請實施例提供的一金屬陶瓷制品制備方法的流程示意圖。結合圖1a，該方法包括：

步驟101、在160ˉ200℃的溫度下，混煉金屬陶瓷粉體2ˉ5h。

步驟102、根據混煉得到的液相金屬陶瓷喂料，制備金屬陶瓷熟坯。

步驟103、對金屬陶瓷熟坯進行釉燒，得到金屬陶瓷制品。

針對步驟101，將陶瓷粉體、金屬粉體、以及有機粘結劑放于混煉機。

其中，陶瓷粉體的體積分數約占金屬陶瓷復合喂料體積分數的25％-60％，陶瓷粉體可由二氧化鋯(zro2)、氧化鋁(al2o3)、二氧化硅(sio2)、氧化鎂(mgo)中的至少一種組成。

金屬粉體的體積分數占金屬陶瓷復合喂料體積分數的5％ˉ35％，金屬粉體可由鐵粉、銅粉、鎳粉中的至少一種組成。

有機粘結劑的體積分數約占金屬陶瓷復合喂料體積分數的35％-60％，有機粘結劑主要由以下至少一種具有良好流動性的高分子混合物組成：聚甲醛(polyformaldehyde，pom)、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、阿拉伯樹膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蠟、蜂蠟、微晶石蠟、ebs蠟(ethylene-bissteramide，酰胺蠟)、棕櫚蠟、鄰苯二甲酸二辛酯、對苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、硅烷偶聯劑。

在本步驟中，通過在一定溫度條件下對陶瓷粉體、金屬粉體、以及有機粘結劑進行特定時長的混煉，使得陶瓷粉體、金屬粉體以及有機粘結劑混合均勻，進而提高產品的力學性能，并得到無雜質的液相金屬陶瓷復合喂料以便于后續(xù)的注塑成型。

針對步驟102，根據上一步驟混煉得到的液相金屬陶瓷喂料，制備金屬陶瓷熟坯?？蛇x地，一種制備金屬陶瓷熟坯的實施方式，如圖1b所示，包括如下的步驟：

步驟1021：對混煉得到的液相金屬陶瓷喂料注塑成型。

注塑成型是在一定溫度下，利用高壓將液相的喂料注射入模具型腔，經冷卻固化后，得到成型品的方法。注塑成型能夠根據不同形狀的模具快速成型具有復雜形狀的產品，且成型尺寸精確、結構均勻。

在采用注塑成型設備對液相的復合喂料注塑成型時，可通過控制注塑成型設備的參數，來控制成型出的生坯的結構以尺寸，不贅述。

步驟1022：對注塑成型得到的金屬陶瓷生坯進行脫脂，以脫除有機粘結劑。

脫脂，即在脫脂爐中，將金屬陶瓷生坯中的有機粘結劑脫除，具體的脫脂的方法可根據有機粘結劑的種類不同而適應性選擇。

對于主要成分是pom的有機粘結劑，可以選用催化脫脂的方法。

對于主要是成分是蠟、聚丙烯等有機物的有機粘結劑，可采用溶劑脫脂和熱脫脂相結合的方法。其中，所述溶劑脫脂所使用的溶劑包括：水、120號航空煤油、二溴丙烷、三氯乙烯、正庚烷、正己烷或酒精。熱脫脂要在保護氣氛下進行，以降低金屬陶瓷生坯中的金屬與空氣中的氧氣反應。

可選的，催化脫脂和溶劑脫脂可在較低的溫度下進行，從而可在短時間內脫除金屬陶瓷生坯中大部分的有機粘結劑，提升加工效率。

步驟1023：對脫脂后的金屬陶瓷生坯進行燒結，以得到金屬陶瓷熟坯。

本實施例的燒結步驟可由預燒結以及燒結兩個步驟組成。預燒結和燒結的過程可以在同一個燒結爐中進行，以提升加工效率。

預燒結時，可在燒結爐中通入h2、n2或ar保護氣氛，在1ˉ20h內，將燒結爐的爐溫升高至600ˉ900℃。將金屬陶瓷生坯在上述溫度中進行30ˉ240min的預燒結。

通過執(zhí)行預燒結過程，可以使得金屬陶瓷生坯中的金屬粉體以及陶瓷粉體初步粘結在一起，使金屬陶瓷生坯具有一定的力學強度。

燒結時，在h2、n2或ar的保護氣氛下，在10ˉ40h，將燒結爐的爐溫升高至1100ˉ1450℃。將預燒結后的金屬陶瓷生坯進行2-6h的燒結。燒結完成后隨爐冷卻至室溫，得到金屬陶瓷熟坯。

通過執(zhí)行燒結過程，可以使得金屬陶瓷生坯中的金屬粉體形成連續(xù)的相，同時將金屬粉體以及陶瓷粉體燒結在一起，以獲得具有高強度，高韌性的材料。

針對步驟103，對金屬陶瓷產品進行釉燒，可首先在金屬陶瓷熟坯的表面涂覆濃度為10ˉ60vol％的低溫釉料形成厚度為0.1ˉ0.5mm的低溫釉料層，并通風干燥。該低溫釉料的熔點在560℃-900℃，進而可以減少在釉燒過程中金屬陶瓷熟坯表面金屬的氧化。釉料涂覆的方法可采用噴涂、淋釉或浸泡等方法，具體視金屬陶瓷熟坯的形狀以及需求而定。

通風干燥后，將涂覆低溫釉料層的金屬陶瓷熟坯放于燒結爐中，在1-10h內升溫至500-900℃，保溫30-240min以進行30ˉ240min的釉燒。釉燒后，以30-200℃/h的速度將釉燒后的金屬陶瓷熟坯快速冷卻至室溫，得到金屬陶瓷制品。

通過執(zhí)行釉燒的過程，可以使得涂敷的釉料加熱熔化后固著在金屬陶瓷熟坯表面，形成一釉層，從而賦予產品良好的表面性能。由于釉料顏色豐富，光澤度良好，使得制備出的金屬陶瓷制品具有良好的外觀，進一步擴大金屬陶瓷制品的應用范圍。

本實施例中，在160ˉ200℃的溫度下，混煉金屬陶瓷粉體2ˉ5h得到穩(wěn)定液相的金屬陶瓷復合喂料，使得金屬粉末以及陶瓷粉末能夠形成較為連續(xù)的結構，進而增加金屬陶瓷材料的韌性。與此同時，制備得到金屬陶瓷熟坯后，在樣品的表面施釉得到金屬陶瓷制品，進一步提升了金屬陶瓷制品的表面光澤度以及耐污性能。

在本申請的上述實施例中，可選的，對金屬陶瓷熟坯進行釉燒之前，還可對金屬陶瓷熟坯進行進一步的表面處理。例如，可以對金屬陶瓷熟坯進行拋光、酸洗以及清洗以得到更好的表面性能。

對金屬陶瓷熟坯進行拋光，可以在滾筒拋光機、振動拋光機、離心滾筒拋光機或木桶拋光機中，拋光所述金屬陶瓷熟坯4ˉ12h。執(zhí)行拋光操作可以去除金屬陶瓷熟坯表面的毛刺、凹凸不平等缺陷，改善表面質量。

拋光后，可以在濃度為0.1ˉ1.0mol/l的鹽酸或硝酸溶液中，洗滌所述金屬陶瓷熟坯2ˉ10h。拋光之前，首先用治具裝配好待酸洗的金屬陶瓷熟坯，以保護金屬陶瓷熟坯的內表面，不讓其暴露在酸洗液中。然后將裝配好的金屬陶瓷熟坯置于酸溶液中進行酸洗。執(zhí)行酸洗操作可以在金屬陶瓷熟坯的表面腐蝕出微小的空洞，一方面是可以改善產品的外觀，另一方面是可以提高后續(xù)施釉時釉料的附著力。

酸洗之后，為了清除金屬陶瓷熟坯上殘存的酸液，可以采用酒精、甲苯、正庚烷或正己烷，沖洗所述金屬陶瓷熟坯1ˉ10min。本步驟選用上述沖洗溶劑，可避免沖洗溶劑與金屬陶瓷熟坯中的陶瓷或金屬發(fā)生反應，同時上述沖洗溶劑易揮發(fā)，提高材料的干燥效率。

為進一步理解本申請實施例的技術方案，下面結合具體實施例對本申請實施例提供的金屬陶瓷制品制備方法進行詳細說明，但本申請技術方案的保護范圍不受以下實施例的限制。

實施例1

步驟s110、將特定配比的金屬粉體，陶瓷粉體以及有機粘結劑放置于混煉機中進行混煉。其中，具體的混煉條件設置如下表1中記載。

表1

步驟s111、將金屬陶瓷復合喂料放于注塑機中，設定工藝參數，將金屬陶瓷復合喂料注射到模具型腔中；冷卻一段時間后，得到金屬陶瓷生坯。

步驟s112、將成型的金屬陶瓷生坯放于脫脂爐中，在保護性氣氛下，使用酒精脫脂和熱脫脂結合的方法脫除金屬陶瓷生坯中的蠟和聚丙烯等有機粘結劑。

步驟s113、將脫脂后的金屬陶瓷生坯放入燒結爐中，在燒結爐中通入n2作為保護性氣氛，在3h內將燒結爐的爐溫提升至600℃后，保溫120min，對脫脂后的金屬陶瓷生坯進行預燒結。

步驟s114、在燒結爐中通入ar作為保護性氣氛，在12h內，將爐溫提升至1100℃。升溫至1100℃后，保持爐溫以對預燒結后的金屬陶瓷生坯進行燒結。在5h后，后隨爐冷卻至室溫，得到金屬陶瓷熟坯。

步驟s115、將金屬陶瓷熟坯放入滾筒拋光機中拋光4h。

步驟s116、用治具裝配好拋光后的金屬陶瓷熟坯，放入濃度為0.1mol/l的鹽酸溶液中5h，進行酸洗。

步驟s117、從鹽鹽酸溶液中取出金屬陶瓷熟坯，用酒精沖洗2min后，置于通風處干燥。

步驟s118、將熔點為560℃、濃度為10vol％的低溫釉料噴涂在金屬陶瓷熟坯表面上形成厚度為0.1mm的低溫釉料層。

步驟s119、將涂敷釉料的金屬陶瓷熟坯放于燒結爐中，在2h內升溫至500℃。保溫30min后,然后以50℃/h的冷卻速度快速冷卻至室溫，得到金屬陶瓷樣品1。

實施例2

步驟s210、將特定配比的金屬粉體，陶瓷粉體以及有機粘結劑放置于混煉機中進行混煉。其中，具體的混煉條件設置如下表2中記載。

表2

步驟s211、將金屬陶瓷復合喂料放于注塑機中，設定工藝參數，將金屬陶瓷復合喂料注射到模具型腔中；冷卻一段時間后，得到金屬陶瓷生坯。

步驟s212、將成型的金屬陶瓷生坯放于脫脂爐中，在保護性氣氛下，使用酒精脫脂和熱脫脂結合的方法脫除金屬陶瓷生坯中的蠟和聚丙烯等有機粘結劑。

步驟s213、將脫脂后的金屬陶瓷生坯放入燒結爐中，在燒結爐中通入ar作為保護性氣氛，在5h內將燒結爐的爐溫提升至900℃后，保溫30min，對脫脂后的金屬陶瓷生坯進行預燒結。

步驟s214、在燒結爐中通入ar作為保護性氣氛，在20h內，將爐溫提升至1450℃。升溫至1450℃后，保持爐溫以對預燒結后的金屬陶瓷生坯進行燒結。在2h后，后隨爐冷卻至室溫，得到金屬陶瓷熟坯。

步驟s215、將金屬陶瓷熟坯放入滾筒拋光機中拋光5h；

步驟s216、用治具裝配好拋光后的金屬陶瓷熟坯，放入濃度為0.5mol/l的硝酸溶液中2h，進行酸洗。

步驟s217、從硝酸溶液中取出金屬陶瓷熟坯，用甲苯溶液沖洗5min后，置于通風處干燥。

步驟s218、將熔點為900℃、濃度為10vol％的低溫釉料噴涂在金屬陶瓷熟坯表面上形成厚度為0.1mm的低溫釉料層。

步驟s219、將涂敷釉料的金屬陶瓷熟坯放于燒結爐中，在2h內升溫至900℃。保溫50min后,然后以200℃/h的冷卻速度快速冷卻至室溫，得到金屬陶瓷樣品2。

分別對實施例1制備出的金屬陶瓷第一批樣品以及實施例2制備出的第二批金屬陶瓷樣品進行性能測試。

性能測試內容包括：在不同高度下，使得樣品1和樣品2自由落體式跌落至大理石面板上，以用跌落后的斷裂率測試樣品的韌性；用肉眼以及光學顯微鏡放大50倍觀察樣品1和樣品2的表面，以測試樣品的外觀性能；用光澤計以20°為測量角，測量樣品1和樣品2的鏡面光澤；測量樣品1和樣品2的尺寸誤差，以測試加工精度。測試結果詳見表3：

表3

由表3可知，本申請實施例制備的金屬陶瓷制品加工精度高，在跌落時下，其斷裂率低，韌性高；與此同時，本申請實施例制備的金屬陶瓷制品外觀無明顯凹坑或凸起，光澤度較高且光澤度均勻。

圖2是本申請實施例提供的一金屬陶瓷制品的結構示意圖，如2所示金屬陶瓷制品可采用上述實施例提供的制備方法制備得到，但不限于上述方法。

如圖2所示，該金屬陶瓷制品包括：由混煉得到的液相金屬陶瓷喂料制備得到的金屬陶瓷熟坯201；以及附著于所述金屬陶瓷熟坯表面上的釉層202。其中，混煉過程為在160ˉ200℃的溫度下，混煉金屬陶瓷粉體2ˉ5h。

進一步可選地，金屬陶瓷喂料的配比為：陶瓷粉體：25ˉ60vol％；金屬粉體：5ˉ35vol％；有機粘結劑：435ˉ60vol％。

進一步可選地，陶瓷粉體為二氧化鋯、氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂中的至少一種。

進一步可選地，金屬粉體包括：鐵粉、銅粉以及鎳粉中至少一種。

本實施例提供的金屬陶瓷制品，尺寸精度高、韌性高、表面光澤度良好且外觀色彩豐富，應用領域非常廣泛。相對于金屬、塑料等材質成型的產品，本實施例提供的金屬陶瓷制品具有更好的外觀和電磁透過性能，相對于陶瓷產品，本實施例提供的金屬陶瓷制品具有更高的韌性和表面耐臟污性能。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。