金屬陶瓷復(fù)合體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬陶瓷復(fù)合體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用于高爐的上料、下料小車、下料溜槽，燒結(jié)、焦炭等原料庫底，由于裝載礦石、焦炭等大部分帶有較為尖銳鋒利的棱角，對小車/溜槽/庫底的磨損沖刷較為嚴(yán)重。同時，由于料車重量大，鋼絲繩、卷揚電機、減速機的負荷大，極易發(fā)生故障，造成重大經(jīng)濟損失，要提高料車的使用壽命，必須首先解決料車襯板的耐沖刷、耐磨損和料車自身重量問題；每個料車重達9.3噸，原設(shè)計用Mnl3襯板，耐磨損性能一般，使用壽命短，維護、維修量大，耗備件資金較多，維修費用較高。而且，在鋼鐵廠，一般采用24h循環(huán)工作周期，鐵礦石、焦煤、焦炭等流量較大，輸料時間較長，易造成輸出設(shè)備，特別是下料溜槽磨損嚴(yán)重，經(jīng)常在生產(chǎn)期間出現(xiàn)被迫停車搶修現(xiàn)象，而且，部分溜槽安裝位置在十幾米、幾十米的半空中，拆除及更換極其麻煩。因此，提高高爐用設(shè)備的耐磨性和抗沖擊強度極為重要，安裝適應(yīng)于不同現(xiàn)場情況的內(nèi)襯材料可使輸送原材料的速度加快，還是實現(xiàn)安全生產(chǎn)、節(jié)能增效的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有襯體材料耐磨性能差、不耐沖擊的缺陷，提供一種可以作為襯體材料的金屬陶瓷復(fù)合體的制備方法。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:金屬陶瓷復(fù)合體的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按照1:3:3的重量比稱取微膠囊粉、氧化鋁粉和無水乙醇，混合后在40~50KHz的超聲頻率超聲分散20~25min，然后在真空度為0.098MPa的真空條件下進行抽濾，當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，備用；
步驟二、將步驟一制得的濾出物置于烘箱中，依次進行30°C X6h的烘干和50°C X20min的預(yù)熱，取出預(yù)熱后的物料并將其置于壓力機中，在2MPa壓力下預(yù)壓5min，然后再在5MPa、150°C條件下熱壓30min，自然冷卻至室溫后，制得氧化鋁陶瓷微膠囊粉，備用；
步驟三、將步驟二制得的氧化鋁陶瓷微膠囊粉進行造粒，制得粒徑為2.5~3mm的陶瓷顆粒，備用；
步驟四、按照質(zhì)量百分比，稱取70~90%步驟三制得的陶瓷顆粒和10~30%鐵合金粉，以及質(zhì)量為陶瓷顆粒和鐵合金粉總質(zhì)量1.2-2%的有機結(jié)合劑，造粒后干燥，制得粒徑為3~5mm的金屬陶瓷顆粒，備用；
步驟五、按照3:1的重量比稱取金屬陶瓷顆粒和鐵合金，混合均勻后加入事先制好的模具內(nèi)，并將模具送入熱壓機，在1200~1350°C下加壓至壓力達到34~40MPa，保壓30min后，降溫至100°C取出，制得金屬陶瓷復(fù)合體。
[0005]其中，步驟三陶瓷顆粒的造粒方法包括以下兩種:其一、將重量比為3:25的聚乙烯醇和步驟二制得的氧化鋁陶瓷微膠囊粉在高速混合機中混合均勻，制得混合物，然后將該混合物加入雙螺桿擠出機擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為40~50r/min，機筒溫度為:一區(qū)175。。、二區(qū)180°C、三區(qū)180°C和四區(qū)175°C，造粒時間為20~25min。
[0006]其二、步驟三陶瓷顆粒的造粒方法為、將重量比為1:18的有機結(jié)合劑和步驟二制得的氧化鋁陶瓷微膠囊粉混合制得濕料，按照1:2:1的重量比，將濕料、磨球和去離子水混合后裝入球磨機，球磨一定時間后制得懸浮液，采用壓力式噴霧干燥器，將懸浮液和熱空氣混合噴霧，制得陶瓷顆粒。進一步的，熱空氣的溫度為110°C，壓力式噴霧干燥器的噴孔板的孔徑為2.5~3mm0
[0007]本發(fā)明中，步驟四金屬陶瓷顆粒的粒徑為3.5-4.5mm。
[0008]本發(fā)明中，步驟五中，熱壓機內(nèi)部的溫度為1260~1300°C。
[0009]本發(fā)明僅利用有機結(jié)合劑作為陶瓷顆粒和金屬陶瓷顆粒造粒時的外加劑，在熱壓時，則利用金屬陶瓷顆粒中的金屬相和外加的鐵合金在1200-1350°C下熔融，不同時刻加入的金屬均用于增韌陶瓷相，在34~40MPa壓力下熱壓時，通過鐵合金得到塑性吸收外加負荷，增強金屬相和陶瓷相之間的結(jié)合力。
[0010]有益效果:1、本發(fā)明制得的氧化鋁陶瓷微膠囊粉，氧化鋁陶瓷粉被包覆在微膠囊中，造粒后，陶瓷顆粒和鐵合金粉結(jié)合力提高，制得的金屬陶瓷顆粒，陶瓷相完全被金屬層所包裹，且陶瓷晶粒間金屬層較薄，兩相結(jié)合緊密，在受到應(yīng)力變形時，小尺寸球晶產(chǎn)生多處微小銀紋便能更好吸收沖擊能，從而提高其韌性。
[0011]2、本發(fā)明利用陶瓷顆粒和鐵合金粉制得金屬陶瓷顆粒，然后將鐵合金和金屬陶瓷顆粒在熱壓機中加熱成型，金屬相和陶瓷相分布均勻，且有部分陶瓷微膠囊粉置于金屬層內(nèi)部，當(dāng)復(fù)合體磨蝕至金屬層內(nèi)部時，微膠囊破裂，內(nèi)部的陶瓷相露出，提高了復(fù)合體的耐磨性和使用壽命。
[0012]3、本發(fā)明制得的金屬陶瓷復(fù)合體，具有由內(nèi)向外分別有陶瓷層、金屬陶瓷復(fù)合過渡層、金屬層三部分組成的結(jié)構(gòu)，在高溫下形成均勻致密、表面光滑的制品，形成了具有陶瓷高硬度與金屬高韌性高塑性的復(fù)合體，不僅具有陶瓷良好的耐磨蝕性、耐高溫性，并具有金屬的韌性、耐沖擊性，具有壽命長、質(zhì)量輕的特點。性能指標(biāo)為:抗壓強度多600MPa，吸水率< 0.02%，莫氏硬度為9。
[0013]4、本發(fā)明制得的金屬陶瓷復(fù)合體，可以作為多種粉塵、顆粒及塊料輸送處理流程中的耐磨材料，能夠提高非預(yù)期停機的安全系數(shù)，降低維護成本，籍有磨耗區(qū)域物料散發(fā)量的減少提高產(chǎn)區(qū)污染的有效控制。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的金屬陶瓷復(fù)合體的制備方法作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0015]實施例1
金屬陶瓷復(fù)合體的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按照1:3:3的重量比稱取微膠囊粉、氧化鋁粉和無水乙醇，混合后在45KHz的超聲頻率超聲分散25min，然后在真空度為0.098MPa的真空條件下進行抽濾，當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，備用；步驟二、將步驟一制得的濾出物置于烘箱中，依次進行30°C X6h的烘干和50°C X20min的預(yù)熱，取出預(yù)熱后的物料并將其置于壓力機中，在2MPa壓力下預(yù)壓5min，然后再在5MPa、150°C條件下熱壓30min，自然冷卻至室溫后，制得氧化鋁陶瓷微膠囊粉，備用；
步驟三、將重量比為3:25的聚乙烯醇和步驟二制得的氧化鋁陶瓷微膠囊粉在高速混合機中混合均勻，制得混合物，然后將該混合物加入雙螺桿擠出機擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為45r/min，機筒溫度為:一區(qū)175°C、二區(qū)180°C、三區(qū)180°C和四區(qū)175°C，造粒時間為25min，制得粒徑為2.5mm的陶瓷顆粒，備用；
步驟四、按照質(zhì)量百分比，稱取80%步驟三制得的陶瓷顆粒和20%鐵合金粉，以及質(zhì)量為陶瓷顆粒和鐵合金粉總質(zhì)量1.3%的有機結(jié)合劑，造粒后干燥，制得粒徑為4.5mm的金屬陶瓷顆粒，備用；
步驟五、按照3:1的重量比稱取金屬陶瓷顆