耐磨磨盤的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及立磨機(jī)磨盤,具體涉及一種耐磨磨盤的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤炭、冶金、礦山、電力、建材、耐火材料、能源等行業(yè),特別是水泥等粉體加工領(lǐng)域制粉系統(tǒng)需要用到磨機(jī),磨機(jī)的磨盤作為主要的磨損件,其運(yùn)行的好壞在一定程度上決定了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?,F(xiàn)有立磨機(jī)中磨盤上的耐磨塊大多是采用高錳鋼、鑄鐵等金屬制成,韌性較好,當(dāng)其磨損后,在其上面反復(fù)堆焊耐磨合金層來(lái)提高其使用壽命,但由于采用的是堆焊工藝制作,堆焊設(shè)備昂貴,堆焊一次,其壽命增加不大,同時(shí)立磨機(jī)中更換耐磨塊需要頻繁地停機(jī),每次更換耐磨塊所需的時(shí)間較長(zhǎng),嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率,造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]現(xiàn)有也有將金屬基復(fù)合陶瓷襯板應(yīng)用于承受磨損的機(jī)械設(shè)備上,該金屬基復(fù)合陶瓷襯板由鋯剛玉和鐵粉經(jīng)電熔后注入具有多個(gè)貫通澆注孔的金屬基陶瓷增強(qiáng)體形成,其制備工藝復(fù)雜,需要多步燒結(jié)過(guò)程,燒結(jié)溫度高,時(shí)間長(zhǎng),成本高;而且,復(fù)合陶瓷襯板中的主要成分為鋯剛玉,鋯剛玉中含有Si02、Na20等氧化物,在其燒成過(guò)程中會(huì)形成非晶態(tài)的玻璃相,玻璃相雖然能夠起到粘結(jié)的作用,但玻璃相的結(jié)構(gòu)疏松,強(qiáng)度較陶瓷相或金屬相低,容易在晶界處聚集,在斷裂時(shí),裂紋易沿晶界穿過(guò),造成襯板的強(qiáng)度下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有磨盤表面耐磨性能差、不耐沖擊的問(wèn)題,提供一種耐磨磨盤的制備方法。
[0005]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方法為:耐磨磨盤的制備方法,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(wú)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(jìn)行抽濾,當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時(shí)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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、取由底板和垂直封合在底板側(cè)邊的四個(gè)側(cè)板組成的鐵盒,在底板內(nèi)壁上焊接倒圓錐臺(tái),按照3:1的重量比稱取金屬陶瓷顆粒和鐵合金,混合得耐磨混料,將耐磨混料填充于鐵盒內(nèi)壁與倒圓錐臺(tái)外壁之間的區(qū)域以及倒圓錐臺(tái)內(nèi)部,然后將鐵盒送入熱壓機(jī),在1200~1350°C下加壓至壓力達(dá)到34~40MPa,保壓30min后,降溫至100°C取出,制得金屬陶瓷盒,備用;
步驟六、將多個(gè)金屬陶瓷盒排列堆砌成磨盤的形狀,預(yù)熱后,注入溫度為1450~1600°C的高鉻鐵水,使各金屬陶瓷盒固結(jié)為一體,冷卻后制得磨盤。
[0006]其中,步驟三陶瓷顆粒的造粒方法為,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(jī)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(jī)擠出造粒,螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為40~50r/min,機(jī)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(shí)間為20~25min。
[0007]其中,步驟四金屬陶瓷顆粒的粒徑為3.5-4.5mm。
[0008]其中,步驟五中,耐磨混料上端面、鐵盒上端面和倒圓錐臺(tái)上端面均相互平齊;熱壓機(jī)內(nèi)部的溫度為1260~1300°C。
[0009]其中,步驟六的預(yù)熱溫度為300~800°C,優(yōu)選為500°C ;冷卻方法為,用沙子掩埋降溫30天。
[0010]本發(fā)明僅利用有機(jī)結(jié)合劑作為陶瓷顆粒和金屬陶瓷顆粒造粒時(shí)的外加劑,在熱壓時(shí),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(shí)刻加入的金屬均用于增韌陶瓷相,在34~40MPa壓力下熱壓時(shí),通過(guò)鐵合金得到塑性吸收外加負(fù)荷,增強(qiáng)金屬相和陶瓷相之間的結(jié)合力。
[0011]利用透射電子顯微鏡,對(duì)金屬陶瓷盒中的陶瓷層進(jìn)行高分辨觀察發(fā)現(xiàn),在相界面存在寬度為80~100埃并呈微晶化的過(guò)渡層,即由晶粒為十幾到幾十埃的微晶組成,當(dāng)裂紋通過(guò)該過(guò)渡層時(shí),微晶化結(jié)構(gòu)使裂紋尖端的應(yīng)力集中部分會(huì)伴隨較大的塑性變形,并使所需應(yīng)變能增大,使復(fù)合體韌性得到提高。
[0012]本發(fā)明制得的金屬陶瓷盒,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(jī)的安全系數(shù),降低維護(hù)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。其性能指標(biāo)為:抗壓強(qiáng)度彡600MPa,耐磨度彡0.0009g(P=276n,n=800r/min, t=30min),吸水率< 0.02%,莫氏硬度為 9。
[0013]本發(fā)明的有益效果:(1)、步驟二制得的氧化鋁陶瓷微膠囊粉,陶瓷顆粒被包覆在微膠囊中,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(shí),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。
[0014](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制得金屬陶瓷盒,將金屬陶瓷顆粒固定在一個(gè)金屬盒內(nèi),擴(kuò)展了金屬陶瓷顆粒在耐沖擊和耐磨部位使用的區(qū)域耐磨性、耐沖擊性能;倒圓錐臺(tái)將金屬陶瓷顆粒牢靠地固定在鐵盒內(nèi),防止脫落,提高金屬陶瓷顆粒與鐵盒之間的結(jié)合力;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(shí),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。
[0015](3)、本發(fā)明制得的金屬陶瓷顆粒和金屬陶瓷盒,均具有由內(nèi)向外分別有陶瓷層、金屬陶瓷復(fù)合過(guò)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(zhǎng)、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。性能指標(biāo)為:抗壓強(qiáng)度彡600MPa,吸水率彡0.02%,莫氏硬度為9。
[0016](4)、本發(fā)明可以采用相同規(guī)格或不同規(guī)格的金屬陶瓷盒固定連接,鋪設(shè)在磨盤上表面,在某個(gè)部位受損時(shí),金屬陶瓷盒可以單獨(dú)更換,拆除及更換較為方便。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的耐磨磨盤的制備方法作進(jìn)一步說(shuō)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(shí)施。
[0018]實(shí)施例1:
耐磨磨盤的制備方法,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(wú)水乙醇,混合后在50KHz的超聲頻率超聲分散24min,然后在真空度為0.098MPa的真空條件下進(jìn)行抽濾,當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時(shí)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(jìn)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(jī)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(jìn)行造粒,制得粒徑為2.9mm的陶瓷顆粒,備用;
步驟四、按照質(zhì)量百分比,稱取85%步驟三制得的陶瓷顆粒和15%鐵合金粉,以及質(zhì)量為陶瓷顆粒和鐵合金粉總質(zhì)量1.5%的有機(jī)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、取由底板和垂直封合在底板側(cè)邊的四個(gè)側(cè)板組成的鐵盒,在底板內(nèi)壁上焊接倒圓錐臺(tái),倒圓錐臺(tái)的小直徑端與底板內(nèi)壁焊接;按照3:1的重量比稱取金屬陶瓷顆粒和鐵合金,混合得耐磨混料,將耐磨混料填充于鐵盒內(nèi)壁與倒圓錐臺(tái)外壁之間的區(qū)域以及倒圓錐臺(tái)內(nèi)部,然后將鐵盒送入熱壓機(jī),在1265°C下加壓至壓力達(dá)到40MPa,保壓30min后,降溫至100°C取出,制得金屬陶瓷盒,備用;
步驟六、將多個(gè)金屬陶瓷盒排列堆砌成磨盤的形狀,在300°C下預(yù)熱3~5min,注入溫度為1600°C的高鉻鐵水,使各金屬陶瓷盒固結(jié)為一體,用沙子掩埋降溫30天,制得磨盤。
[0019]實(shí)施例2:
耐磨磨盤的制備方法,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(wú)水乙醇,混合后在40KHz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(jìn)行抽濾,當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時(shí)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