本发明属金属基复合材料及其生产工艺。目前与之密切相关的技术是采用压铸法（松原弘美，“粒子分散强化型复合材料的制造方法”，日本专利JP59-145742）生产陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。这种方法的工艺过程是首先将陶瓷粉末制成多孔的成型体，均匀地放入铸型中浇铸金属，随后通过500-1000大气压的压力使金属液体浸入多孔的成型体。凝固后再进行轧制或挤压，使多孔成型体碎裂呈颗粒状分散在金属之中，从而获得整体复合的陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。该方法在复合过程中需加压，复合后还需轧制或挤压，原材料需再加工才能成为最终产品，因此工艺过程复杂。 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种金属陶瓷表面复合材料及其生产工艺，使金属和陶瓷的复合及其产品的成型在浇铸凝固过程中一次完成，省掉了加压及后续加工过程，直接获得内部为金属基体，表层为金属陶瓷复合层的产品，能提高金属表面的耐磨、耐冲刷、耐热性能、节约金属材料。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：首先混料，同时将砂型预热，然后将混合好的浆料喷刷到砂型表面发泡，发泡处理后合箱静置，同时将金属熔化，然后用常压普通铸造方法浇铸成型。
本发明所用原材料由混合剂、无机粘接剂、有机粘接剂、发泡剂、增强剂、金属基体材料组成。其中采用水作为混合剂，比例为10-60%wt，硼酸、硼酸钠中的任一种作为无机粘结剂，比例为1-10%wt，采用工业糖浆、酚醛树脂、环氧树脂、甲基纤维树脂中任一种作为有机粘结剂，比例为1-10%wt：采用烷基磺酸钠或烷基磺酸钾或氨基甲酸乙脂作为发泡剂，比例为1-10%wt;选用工业SiO2、Al2O3、MgO、SiC、Si3N4、AlN和ZrO2中任一种陶瓷粉末做增强剂，比例为30-80%wt。金属基体材料采用铸铁、或铸钢、或铸造铝合金、或铸造铜合金。
在所用材料中，上述每种陶瓷材料均粉碎成粒度0.01～1mm的粉末，烷基磺酸钠或烷基磺酸钾或氨基甲酸乙脂为市售20-80%wt的水溶液;工业糖浆为工业所用比重2-4g/cm2的液体。其它各种物质纯度为90%-99.99%。
混料在搅拌桶中通过电机以500-2000转/分的速度带动购买的搅拌器进行。加料顺序依次为混合剂、无机粘结剂、有机粘结剂、发泡剂和增强剂，每种物质加入后搅拌5～10分钟再添加入下一种物质，直至最后陶瓷粉末在混合液中呈悬浮状态（搅拌桶底部无沉淀）。
砂型预热在80℃～200℃进行6～14小时。
对预热后的铸造砂型的表面喷刷发泡。喷刷发泡是通过搅拌器上的喷嘴，用压力为（1～10）公斤/mm2地压缩空气，以（1～5）公斤/分的流量将混合的浆料喷刷到预热后的铸造砂型表面，通过有机物的燃烧挥发及发泡剂的作用，在泥芯表面形成2-8mm厚的多孔陶瓷层。多孔陶瓷层中的孔洞应均匀分布，并相互联通，孔洞尺寸大小应控制在0.5-2mm之间。
本发明最终产品的表面为金属陶瓷复合材料，基体为金属，该金属为有色金属或其合金，黑色金属或其合金。复合层与基体之间无分离界面，金属由基体到表面连续过渡。复合层中陶瓷颗粒均匀分布，含量为10%～70%wt。
本发明与背景技术相比具有以下优点：
（1）、本发明提出的表面浸渗复合工艺使金属与陶瓷在金属表面复合，而不是整体复合。在金属表层（如图2），由于陶瓷颗粒的强化作用，使金属表面的耐磨、耐冲刷和耐热等性能提高。因此，对于只要求材料表面性能的场合，可大大节约金属材料。
（2）、本发明采用常压普通铸造方法实现金属与陶瓷的复合，避免了其它方法中的加压等其它复杂工艺过程，简化了生产工艺过程。
（3）、通过普通铸造方法可使金属与陶瓷的复合与产品的成型一次完成，直接获得带有金属陶瓷复合层的各种尺寸的最终产品，而不再进行后续加工而直接使用。而采用其它方法，金属与陶瓷复合后，往往需要后续加工才能使用。
图1为本发明的工艺流程图。
图2为亚共晶灰口铸铁与SiO2表面复合材料的组织形态。
下面予以说明：
实施例1：
亚共晶灰口铸铁-SiO2表面复合材料的制取（按重量百分比加料）
按照上述工艺流程配料组分采用粒度为0.5mmSiO2陶瓷粉末68%，硼酸2%，工业糖浆6%，烷基磺酸钠6%，水18%，按前述加料顺序加料，混料[1]，生产过程的工艺参数采用每种物质加入后均以1000转/分搅拌混合5分钟，砂型预热[2]为砂型在150℃预热10小时，将混合后的料浆喷刷发泡[3]，喷刷时，压缩空气压力5公斤/mm2，喷料流量3公斤/分，将混合材料浆喷刷到预热后的铸造砂型表面，形成厚度为2-5mm，孔洞尺寸为0.5-2mm，均匀分布，且相互连通的多孔陶瓷层合，合箱静置[4]20分钟，铸铁熔化[5]后的浇铸[6]温度1250℃。
按此工艺参数浇铸后可在铸铁表面获得2-5mm厚的金属陶瓷复合层。该复合层所含SiO2陶瓷颗粒的重量百分比为30-60%，复合层中金属的显微硬度为HV260，高于基体金属的显微硬度，复合层在850℃的热疲劳性能为基体的2倍。
实施例2：
在铸造铝合金ZL101（Al-7%Si）表面制备Al2O3陶瓷颗粒增强的金属陶瓷复合层。
按照提出的工艺流程，其配料组分采用，粒度为0.5mm的Al2O3陶瓷粉未60%，硼酸4%，工业糖浆9%，烷基磺酸钠8%，水19%。生产过程的工艺参数采用每一种物质加入后，均以1000转/分搅拌速度。搅拌混合5分钟，砂型在150℃预热12小时，喷刷时，压缩空气压力4公斤/mm，喷料流量2.5公斤 分，将混合材料浆喷到预热后的铸造砂型表面，形成厚度为2-5mm，孔洞尺寸为0.5-2mm均匀分布，且相互连通的多孔陶瓷层。合箱后静置20分钟，浇铸温度720℃。
按此工艺参数可在Al-7%Si铝合金表面获得厚度为4mm的复合层，其耐磨性为基体金属的3倍。
实施例3：
在铸造铜合金（ZQSn6-6-3）表面制备Al2O3增强的金属陶瓷复合层。
除浇铸温度采用1100℃，其余配料成份和工艺参数与实施例2相同，浇铸后可在铜合金表面获得4mm厚的金属陶瓷复合层。