專利名稱：磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料及其陶瓷泵件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁力驅(qū)動(dòng)泵用的陶瓷泵件的材料及泵件的制造工藝。
背景技術(shù)：
目前磁力驅(qū)動(dòng)泵用的陶瓷泵件多采用碳化硅、氧化鋁等陶瓷材料制成。碳化硅陶瓷采用無(wú)壓燒結(jié)的方法制造。無(wú)壓燒結(jié)碳化硅雖然耐腐蝕耐磨性能優(yōu)良，但強(qiáng)度較低，特別是由于陶瓷材料特有的強(qiáng)度尺寸效應(yīng)，使其用于大功率泵件時(shí)強(qiáng)度低，易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。此外由于無(wú)壓燒結(jié)碳化硅的斷裂韌性較差，容易在重載啟動(dòng)時(shí)，將軸擰碎。氧化鋯增韌的氧化鋁陶瓷雖然強(qiáng)度高、價(jià)格低，但材料的硬度低、耐磨性能和耐腐蝕性能差，不適于在耐酸堿泵中長(zhǎng)期使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決碳化硅陶瓷泵件強(qiáng)度低、韌性差、易斷裂，而氧化鋁陶瓷泵件硬度低、耐磨、耐腐蝕性差，使用壽命低的問題。提供了一種強(qiáng)度、韌性及硬度均適合于制造泵件的磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料及其陶瓷泵件的制造方法。其目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用復(fù)合碳化物陶瓷材料制造的泵件，它由碳化硅和碳化硼粉末和Al-Y系添加劑和任選一種的CeO2或La2O3組成，各成分質(zhì)量百分比分別為碳化硅和碳化硼粉末70～80％，Al-Y系添加劑0.5～25％，CeO2或La2O3占0.5～2.5％。碳化硅與碳化硼的質(zhì)量比為1∶20～20∶1，陶瓷泵件的制造方法首先，采用球磨或攪拌的方法將碳化硅和碳化硼粉末及添加劑混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成形的方法制成粉末坯，然后將粉末坯置于真空燒結(jié)爐中，先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗三次，升溫?zé)Y(jié)，升溫的速度為5～10℃/min，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘，燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1，耐磨性能提高，比已有技術(shù)提高10～50％，同時(shí)降低成本20～40％。2，韌性提高了30％左右，從而使耐熱震性能、抗彎性能提高。3，由于可根據(jù)實(shí)際使用工況調(diào)節(jié)各種材料的配合比例，使泵件的綜合性能更好地滿足了工況的使用要求，提高了泵件使用的可靠性，陶瓷泵件的制造方法中，提高了燒結(jié)溫度這一必要工藝條件，保證了泵件的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的提高。
具體實(shí)施例方式
一本實(shí)施方式由碳化硅和碳化硼粉末和Al-Y系添加劑和任選一種的CeO2或La2O3組成。各成分質(zhì)量百分比分別為碳化硅和碳化硼粉末70-80％，碳化硅與碳化硼的質(zhì)量比為1∶20～20∶1，Al-Y系添加劑0.5～25％，CeO2或La2O3占0.5～2.5％。陶瓷泵件的制造方法首先，采用球磨或攪拌的方法將碳化硅和碳化硼粉末及添加劑混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成形的方法制成粉末坯，然后將粉末坯置于真空燒結(jié)爐中，先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗三次，升溫?zé)Y(jié)，升溫的速度為5～10℃/min，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘，燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。
具體實(shí)施例方式
二本實(shí)施方式中碳化硼粉末含45～60％，碳化硅粉末含30～45％，Al-Y添加劑為2～8％，CeO2或La2O3為0.5～2％。碳化硅粉末中β相碳化硅粉末占其質(zhì)量的95％以上，粉末平均粒徑為0.5微米，純度大于96％。碳化硼粉末的粒徑為1.0～3.5微米，純度大于96％。Al-Y添加劑分別為AlN或Al2O3和Y2O3粉末，它們的粒徑為0.6～3.0微米，純度為95～99.9％。將上述粉末置于球磨機(jī)的尼龍罐中混合，加入常規(guī)量的酒精作為混合助劑。球磨機(jī)的料球?yàn)樘蓟鸫汕?。上述粉末在球磨機(jī)中混合6～24小時(shí)后，在70～90℃的流動(dòng)氮?dú)庵泻娓?，破碎，加入含量?～10％的聚乙烯醇水溶液作為粘合劑，再混合2～8小時(shí)后干燥，破碎，過60～80目篩，進(jìn)行冷等靜壓成形，成形壓力為250～300MPa，而后將上述壓坯置于真空燒結(jié)爐中，先抽成真空，用氬氣沖洗三次后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)在流動(dòng)的氬氣中進(jìn)行，氬氣流量為15升/分鐘。升溫速率為0.5～5℃/分鐘，在1870℃時(shí)保溫240～480分鐘。得到燒結(jié)體的主要性能指標(biāo)為密度2.89g/cm3；硬度HV2920；四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度650MPa；斷裂韌性KIC6.2MPam1/2。泵件的耐磨性能比無(wú)壓燒結(jié)碳化硅制品提高42％，從而使泵件的使用壽命提高70％，成本降低20％。
具體實(shí)施例方式
三實(shí)施方式中碳化硼粉末含20～45％，碳化硅粉末含50～75％，Al-Y添加劑為2～8％，CeO2或La2O3為0.5～2％。碳化硅粉末中α相碳化硅粉末占95％以上，粉末平均粒徑為0.5微米，純度大于96％。碳化硼粉末的粒徑為1.0～3.5微米，純度大于96％。Al-Y添加劑分別為AlN或Al2O3和Y2O3粉末，它們的粒徑為0.6～3.0微米，純度為98～99.9％。將上述粉末置于球磨機(jī)的尼龍罐中混合，加入常規(guī)量的酒精作為混合助劑。球磨機(jī)的料球?yàn)樘蓟鸫汕?。上述粉末在球磨機(jī)中混合6～24小時(shí)后，在70～90℃的流動(dòng)氬氣中烘干，破碎，加入含量為1～10％的聚乙烯醇水溶液作為粘合劑，再混合2～8小時(shí)后干燥，破碎，過60～80目篩。在鋼模中冷壓成形，成形壓力為200～250MPa。而后將上述壓坯置于真空燒結(jié)爐中。先抽成真空，用氬氣沖洗三次后進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)在流動(dòng)的氬氣中進(jìn)行，氬氣流量為15升/分鐘。升溫速率為5℃/分鐘。在1870℃時(shí)保溫240～480分鐘。得到燒結(jié)體的主要性能指標(biāo)為密度3.01g/cm3；硬度HV2540；四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度620MPa；斷裂韌性KIC7.2MPam1/2。泵件的耐磨性能比無(wú)壓燒結(jié)碳化硅制品提高33％，從而使泵件的使用壽命提高55％，成本降低17％。
權(quán)利要求
1.磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料，其特征在于它由碳化硅和碳化硼粉末和Al-Y系添加劑和任選一種的CeO2或La2O3組成，各成分質(zhì)量百分比分別為碳化硅和碳化硼粉末70～80％，Al-Y系添加劑0.5～25％，CeO2或La2O3占0.5～2.5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料，其特征在于碳化硅與碳化硼的質(zhì)量比為1∶20～20∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料，其特征在于碳化硅粉末中β相碳化硅粉末占其質(zhì)量的95％以上，粉末平均粒徑為0.5微米，純度大于96％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料，其特征在于碳化硼粉末的粒徑為1.0～3.5微米，純度大于96％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料，其特征在于Al-Y添加劑分別為AlN或Al2O3和Y2O3粉末，它們的粒徑為0.6～3.0微米，純度為95～99.9％。
6.陶瓷泵件的制造方法，其特征在于首先，采用球磨或攪拌的方法將碳化硅和碳化硼粉末及添加劑混合，而后用冷壓、冷等靜壓或注射成形方法制成粉末坯，然后將粉末坯置于真空燒結(jié)爐中，先將真空爐抽成真空，再用氬氣沖洗三次，升溫?zé)Y(jié)，升溫的速度為5～10℃/min，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘，燒結(jié)在氬氣中進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷泵件的制造方法，其特征在于將所述粉末置于球磨機(jī)的尼龍罐中混合，加入常規(guī)量的酒精作為混合助劑，球磨機(jī)的料球?yàn)樘蓟鸫汕颍鲜龇勰┰谇蚰C(jī)中混合6～24小時(shí)后，在70～90℃的流動(dòng)氬氣中烘干破碎，加入含量為1～10％的聚乙烯醇水溶液作為粘合劑，再混合2～8小時(shí)后干燥破碎，過60～80目篩，在鋼模中冷壓成形，成形壓力為200～250MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷泵件的制造方法，其特征在于燒結(jié)中，氬氣流量為15升/分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷泵件的制造方法，其特征在于升溫速率為5℃/分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷泵件的制造方法，其特征在于在1870℃時(shí)保溫240～480分鐘。
全文摘要
磁力驅(qū)動(dòng)泵陶瓷泵件的材料及其陶瓷泵件的制造方法，它涉及一種用于磁力驅(qū)動(dòng)泵用的陶瓷泵件的材料及泵件的制造工藝。本發(fā)明各成分質(zhì)量百分比分別為碳化硅和碳化硼粉末70～80％，Al－Y系添加劑0.5～25％，CeO
文檔編號(hào)C04B35/56GK1552666SQ20031010776
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者李文新, 李文輝 申請(qǐng)人:李文新, 李文輝