一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料，由下列重量份的原料制成：純鋁粉54-56、氧化鐵紅159-162、硝酸鈷18-19、氯化鎳18-19、正硅酸乙酯37-38、無(wú)水乙醇74-76、納米Y-ZrO2粉10-11.5、四硼酸鈉8.5-9.5、硅酸鋯4-5、氟化鈣3-4、硅溶膠4-5、白云石2-3、莫來(lái)石2-3、去離子水適量。本發(fā)明通過(guò)科學(xué)合理的成分配比，添加硅酸鋯等成分配合鋁熱反應(yīng)，自蔓延合成致密的陶瓷內(nèi)襯，具有高強(qiáng)度、高韌性、高硬度的性能，從而使陶瓷內(nèi)襯的脆性得到大大改善，不易與管材基料發(fā)生脫落，利用本發(fā)明制成的液壓鋼管具有良好的耐高溫、耐磨損、耐機(jī)械沖擊性能。
【專利說(shuō)明】
一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]液壓系統(tǒng)中使用的管路種類很多，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力及安裝位置的不同， 選用的有鋼管、紫銅管、橡膠管、尼龍管和塑料管等。這些管路一旦損壞漏油，輕則污染環(huán)境、影響系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮，重則危及安全，本發(fā)明選用液壓鋼管作為研究對(duì)象。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓管路要承受較高的壓力，再加上壓力不穩(wěn)定產(chǎn)生的交變應(yīng)力、設(shè)備振動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)力、裝配應(yīng)力等的共同作用，使硬管在材料缺陷處、腐蝕點(diǎn)或損傷處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，管路發(fā)生疲勞破壞斷裂而漏油;還由于液壓系統(tǒng)容易被污染，含有固體污染物的液壓油類似于研磨金屬加工面所使用的研磨劑，增加了油液和管路內(nèi)壁的摩擦。而且通常固體污染物顆粒的硬度比導(dǎo)管內(nèi)壁材料的硬度高得多，這樣就加速了導(dǎo)管內(nèi)壁的磨損，甚至劃傷內(nèi)壁，特別是當(dāng)液體的流速高且不穩(wěn)定時(shí)，就會(huì)使導(dǎo)管內(nèi)壁的材料受到?jīng)_擊而剝落。 這些原因很容易造成安全隱患。
[0003]離心自蔓延高溫合成技術(shù)集中了離心鑄造和自蔓延高溫合成技術(shù)的共同優(yōu)點(diǎn)，它具有制造工藝和制造設(shè)備簡(jiǎn)單且生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低以及節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。利用離心自蔓延合成技術(shù)在傳統(tǒng)不銹鋼管內(nèi)部制備陶瓷內(nèi)襯材料可使得液壓油油管具有更好的抗腐蝕性能、耐磨損性能以及良好的力學(xué)性能和抗沖擊性能。因而，此種技術(shù)應(yīng)用于液壓油油管內(nèi)襯材料的制備將具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益?！兑簤河陀凸芴沾蓛?nèi)襯材料的制備及性能研究》一文中以微米鋁粉和微米三氧化二鐵為主要原料，以微米二氧化硅和微米Y-Zr02為添加劑，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)制備了液壓油油管用陶瓷內(nèi)襯材料，所制備的液壓油油管陶瓷內(nèi)襯材料具有良好的韌性、斷裂強(qiáng)度、抗沖擊性等性能。但由于自蔓延反應(yīng)較為激烈，反應(yīng)過(guò)程中熱量損耗大，鋼管內(nèi)壁被熔融的厚度有限，導(dǎo)致冶金結(jié)合部分的結(jié)合強(qiáng)度有限以及存在一定的孔隙，這樣對(duì)陶瓷層的耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性等具有一定的影響，在一些高沖擊的工況下會(huì)出現(xiàn)陶瓷涂層脫落的現(xiàn)象，從而影響油管的使用壽命以及安全系數(shù)，需要在原文的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料，由下列重量份的原料制成:純鋁粉54-56、氧化鐵紅159-162、硝酸鈷18-19、氯化鎳18-19、正硅酸乙酯37-38、無(wú)水乙醇74-76、納米 Y-Zr02粉10-11.5、四硼酸鈉8.5-9.5、硅酸鋯4-5、氟化鈣3-4、硅溶膠4-5、白云石2-3、莫來(lái)石2-3、去尚子水適量。
[0006]根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料，由以下具體步驟制成:(1)將硝酸鈷與氯化鎳混合，加入無(wú)水乙醇中，攪拌并充分溶解形成混合溶液，然后置于60°C恒溫水浴中，將正硅酸乙酯緩慢地滴加到混合溶液中，水浴加熱至80-90°C，攪拌40-50分鐘至反應(yīng)物粘度增大，形成透明溶膠，靜置于室溫條件下膠化，再將干凝膠放在干燥箱中以80-90 °C的溫度干燥10-12小時(shí)，然后在750-850 °C的條件下對(duì)干凝膠進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，保溫 1.5-2小時(shí)，冷卻至室溫后取出研磨，得到復(fù)合粉體，即磁性二氧化硅粉體；(2)將白云石與莫來(lái)石混合，放入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩待用;將硅溶膠加入3-4倍量的去離子水中，攪拌分散均勻后加入上述200目粉末、硅酸鋯，以500-600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌分散50-60分鐘，然后噴霧干燥，得到混合粉末；(3)將步驟(2)得到的混合粉末與納米Y-Zr02粉混合，加入總量3-4倍量的去離子水，攪拌均勻后加入除純鋁粉、氧化鐵紅之外的其余剩余成分，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，形成漿料，最后將漿料噴霧干燥，形成納米摻雜混合粉；(4)將鋁粉、氧化鐵紅與步驟(1)得到的磁性二氧化硅粉體、步驟(3)得到的納米摻雜混合粉混合均勻，放入球磨機(jī)中，混合球磨2-3小時(shí)，取出后將其裝入管材中，并將其固定在離心機(jī)上，供氣點(diǎn)火，點(diǎn)火同時(shí)通入氧氣，供氧持續(xù)4-5分鐘，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)在管材內(nèi)壁形成陶瓷內(nèi)襯。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明利用硝酸鈷、氯化鎳等成分與正硅酸乙酯進(jìn)行反應(yīng)，生成包覆鈷、鎳的二氧化硅材料，作為添加劑添加到以鋁粉、氧化鐵紅為主體的反應(yīng)中，使得二氧化硅具有磁性，易與管材進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)反應(yīng)進(jìn)一步提高與管壁的結(jié)合強(qiáng)度;添加四硼酸鈉，改善了內(nèi)表面光潔度，同時(shí)孔隙率顯著降低;添加適量的納米Y-Zr02粉，在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)彌散在生成物三氧化二鋁中，不僅可以提高陶瓷內(nèi)襯材料的斷裂韌性值和抗沖擊性能， 同時(shí)可大幅提高陶瓷內(nèi)襯的耐磨性能。
[0008]本發(fā)明通過(guò)科學(xué)合理的成分配比，添加硅酸鋯等成分配合鋁熱反應(yīng)，自蔓延合成致密的陶瓷內(nèi)襯，具有高強(qiáng)度、高韌性、高硬度的性能，從而使陶瓷內(nèi)襯的脆性得到大大改善，不易與管材基料發(fā)生脫落，利用本發(fā)明制成的液壓鋼管具有良好的耐高溫、耐磨損、耐機(jī)械沖擊以及良好的焊接裝配性能?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]—種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:純鋁粉54、氧化鐵紅159、硝酸鈷18、氯化鎳18、正硅酸乙酯37、無(wú)水乙醇74、納米YZr02粉 1 〇、四硼酸鈉8.5、硅酸鋯4、氟化鈣3、硅溶膠4、白云石2、莫來(lái)石2、去離子水適量。
[0010]根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料，由以下具體步驟制成:(1)將硝酸鈷與氯化鎳混合，加入無(wú)水乙醇中，攪拌并充分溶解形成混合溶液，然后置于60°C恒溫水浴中，將正硅酸乙酯緩慢地滴加到混合溶液中，水浴加熱至80°C，攪拌40分鐘至反應(yīng)物粘度增大，形成透明溶膠，靜置于室溫條件下膠化，再將干凝膠放在干燥箱中以80 °C的溫度干燥10小時(shí)，然后在750°C的條件下對(duì)干凝膠進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，保溫1.5小時(shí)，冷卻至室溫后取出研磨，得到復(fù)合粉體，即磁性二氧化硅粉體；(2 )將白云石與莫來(lái)石混合，放入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩待用;將硅溶膠加入3倍量的去離子水中，攪拌分散均勾后加入上述200目粉末、娃酸錯(cuò)，以500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌分散 50分鐘，然后噴霧干燥，得到混合粉末；(3)將步驟(2)得到的混合粉末與納米YZr02粉混合，加入總量3倍量的去離子水，攪拌均勻后加入除純鋁粉、氧化鐵紅之外的其余剩余成分，繼續(xù)攪拌30分鐘，形成漿料，最后將漿料噴霧干燥，形成納米摻雜混合粉；(4)將鋁粉、氧化鐵紅與步驟(1)得到的磁性二氧化硅粉體、步驟(3)得到的納米摻雜混合粉混合均勻，放入球磨機(jī)中，混合球磨2小時(shí)，取出后將其裝入管材中，并將其固定在離心機(jī)上，供氣點(diǎn)火，點(diǎn)火同時(shí)通入氧氣，供氧持續(xù)4分鐘，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)在管材內(nèi)壁形成陶瓷內(nèi)襯。[〇〇11] 本發(fā)明材料經(jīng)過(guò)測(cè)試，硬度值為1272HV，孔隙率為4.2%，斷裂韌性值為5.49 MPa ?m1/2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料，其特征在于，由下列重量份的原料 制成:純鋁粉54-56、氧化鐵紅159-162、硝酸鈷18-19、氯化鎳18-19、正硅酸乙酯37-38、無(wú)水 乙醇74-76、納米Y-Zr02粉10-11.5、四硼酸鈉8.5-9.5、硅酸鋯4-5、氟化鈣3-4、硅溶膠4-5、 白云石2-3、莫來(lái)石2-3、去離子水適量。2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種用于液壓鋼管的自蔓延合成陶瓷內(nèi)襯材料，其特征在于， 由以下具體步驟制成:(1)將硝酸鈷與氯化鎳混合，加入無(wú)水乙醇中，攪拌并充分溶解形成混合溶液，然后置 于60°C恒溫水浴中，將正硅酸乙酯緩慢地滴加到混合溶液中，水浴加熱至80-90°C，攪拌40-50分鐘至反應(yīng)物粘度增大，形成透明溶膠，靜置于室溫條件下膠化，再將干凝膠放在干燥箱 中以80-90 °C的溫度干燥10-12小時(shí)，然后在750-850 °C的條件下對(duì)干凝膠進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，保溫 1.5-2小時(shí)，冷卻至室溫后取出研磨，得到復(fù)合粉體，即磁性二氧化硅粉體；(2)將白云石與莫來(lái)石混合，放入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩待用；將硅溶膠加入3-4倍 量的去離子水中，攪拌分散均勻后加入上述200目粉末、硅酸鋯，以500-600轉(zhuǎn)/分的速度攪 拌分散50-60分鐘，然后噴霧干燥，得到混合粉末；(3)將步驟(2)得到的混合粉末與納米Y-Zr02粉混合，加入總量3-4倍量的去離子水，攪 拌均勻后加入除純鋁粉、氧化鐵紅之外的其余剩余成分，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，形成漿料，最 后將漿料噴霧干燥，形成納米摻雜混合粉；(4)將鋁粉、氧化鐵紅與步驟(1)得到的磁性二氧化硅粉體、步驟(3)得到的納米摻雜混 合粉混合均勻，放入球磨機(jī)中，混合球磨2-3小時(shí)，取出后將其裝入管材中，并將其固定在離 心機(jī)上，供氣點(diǎn)火，點(diǎn)火同時(shí)通入氧氣，供氧持續(xù)4-5分鐘，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)在 管材內(nèi)壁形成陶瓷內(nèi)襯。
【文檔編號(hào)】C04B35/65GK105985106SQ201511012905
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日
【發(fā)明人】高恒東
【申請(qǐng)人】蕪湖市創(chuàng)源新材料有限公司