一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法
【專利摘要】一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴，包括以下組分按重量比配制而成：Al2O395-99份、TiC6-8份、WO31-2份、燒結(jié)助劑4-8份、氧化鈹BeO0.1-0.2份、無水乙醇90-110份；制備上述整體式耐磨復(fù)合水煤漿噴嘴的方法包括原料球墨、粉碎過篩、加壓成型、熱壓燒結(jié)、后期處理等步驟。本發(fā)明具有配方合理、工藝先進(jìn)的特點(diǎn)，陶瓷水煤漿噴嘴的抗沖蝕磨損能力比金屬噴嘴提高30倍以上，比硬質(zhì)合金噴嘴高提高2倍以上，提高了陶瓷的抗熱震性能。本發(fā)明整體式陶瓷水煤漿噴嘴能很好的滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，其使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益等方面遠(yuǎn)優(yōu)于金屬和硬質(zhì)合金噴嘴。
【專利說明】一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水煤漿是二十世紀(jì)七十年代興起的液態(tài)燃料，它是由煤、水和部分添加劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料，被稱為液態(tài)煤炭產(chǎn)品。水煤漿的氣化過程中，噴嘴是關(guān)鍵設(shè)備。水煤漿噴嘴工作時(shí)不僅要承受煤粉中硬質(zhì)粒子的高速?zèng)_擊，還要承受高溫環(huán)境中溫度變化帶來的熱沖擊，這就要求制作水煤漿噴嘴的材料必須具備良好的耐磨性和耐熱性。目前，國內(nèi)外制作水煤漿噴嘴的材料主要有三大類:即金屬、硬質(zhì)合金和陶瓷。
[0003]—、金屬材料:由于金屬材料的硬度相對較低，而且在低角度沖蝕下的沖蝕磨損率較高，因而用其制作的水煤漿噴嘴，通常沖蝕磨損嚴(yán)重，使用壽命短。目前，金屬水煤漿噴嘴的使用壽命一般在100 h以下。因此，對于要求水煤漿噴嘴連續(xù)工作時(shí)間較長的行業(yè)如電力、冶金等，用金屬材料來制作水煤漿噴嘴的很少。
[0004]二、硬質(zhì)合金材料:硬質(zhì)合金是由難熔金屬硬質(zhì)化合物和金屬粘結(jié)相經(jīng)粉末冶金方法而制成的。它具有高硬度、高彈性模量、紅硬性好、線脹系數(shù)小以及耐磨、耐腐蝕和抗氧化好等特點(diǎn)。通常把硬質(zhì)合金制成環(huán)狀或塊狀鑲嵌在噴嘴某些磨損嚴(yán)重的部位上。硬質(zhì)合金水煤漿噴嘴的使用壽命一般在1000 h以上。硬質(zhì)合金材料是目前水煤漿噴嘴的主要材料。
[0005]三、陶瓷材料:陶瓷材料具有金屬等材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如:高熔點(diǎn)、耐磨損，耐高溫和耐腐蝕等，已在工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。如:用來制作切削刀具、發(fā)動(dòng)機(jī)零件、軸承零件以及冶金、礦山、煤炭、化工等行業(yè)的耐磨和耐腐蝕零件。陶瓷材料的這些優(yōu)點(diǎn)，使得它作為水煤漿噴嘴材料具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，是其它材料無法比擬的。
[0006]目前國內(nèi)在陶瓷水煤漿噴嘴的生產(chǎn)開發(fā)方面已經(jīng)獲得了很大的發(fā)展，但是現(xiàn)有的陶瓷水煤漿噴嘴存在著一些不足，如抗沖腐蝕能力低、抗熱震能力比較差，使用壽命不理想、維護(hù)成本高等，影響了陶瓷水煤漿噴嘴的應(yīng)用和推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法，以解決現(xiàn)有陶瓷水煤漿噴嘴抗沖腐蝕能力低、抗熱震能力比較差，使用壽命不長、維護(hù)成本高等技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明主要是通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的:一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴，包括以下組分按重量比配制而成:
Al20395~99份、TiC6~8份、WO3I~2份、燒結(jié)助劑4~8份、氧化鈹BeO 0.1~0.2份、無水乙醇90~110份；制備上述整體式耐磨復(fù)合水煤漿噴嘴的方法包括以下步驟:A.將八1203、11(:、103、燒結(jié)助劑、860、無水乙醇依次裝入球磨機(jī)，球磨110~130h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進(jìn)行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存?zhèn)溆茫?br> B.將制好的粉料裝入噴嘴陶瓷件模具中，加壓成型，對成型后的陶瓷件進(jìn)行粗加工，加工后的半成品放入熱壓爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其壓力為30MPa，逐漸升溫至燒結(jié)溫度t=165(Tl680°C并保持28~32min，使用中性的氮?dú)鈿夥者M(jìn)行保護(hù)，然后隨爐冷卻；
C.將燒結(jié)好的噴嘴陶瓷件進(jìn)行后期處理，然后制品進(jìn)行三維定位測量，并對制品進(jìn)行精加工，精加工的噴嘴經(jīng)裝配后即得成品。
[0009]作為優(yōu)選，所述燒結(jié)助劑為CaO 0.3~0.7份、MgO I~3份、SiO2 2~4份、La2O3
0.3~0.7份復(fù)合而成的多元燒結(jié)助劑。
[0010]本發(fā)明中，Al2O3-TiC復(fù)合而成的陶瓷中Al2O3基體與分布在其中的TiC兩相組成多晶體，TiC具有高熔點(diǎn)和高硬度，能抑制的晶粒生長，而且TiC粒子能夠阻止裂紋的擴(kuò)展，提高陶瓷的斷裂韌性。三氧化鎢和氧化鈹常用作耐火材料，它們具有很高的熔點(diǎn)。陶瓷粉料和無水乙醇混合能形成膠態(tài)體系，成型后使該膠態(tài)體系具有一定的形狀和強(qiáng)度，能夠成型復(fù)雜形狀以及大尺寸工件。燒結(jié)助劑中CaO-MgO-SiO2升溫時(shí)能形成低熔點(diǎn)的玻璃，進(jìn)一步溶解Al2O3,有利于燒結(jié)的順利進(jìn)行，稀土氧化物L(fēng)a2O3不僅能降低燒結(jié)溫度，而且能分解溶解網(wǎng)絡(luò)而促進(jìn)燒結(jié)，有利于制得晶粒細(xì)小、分布均勻的氧化鋁瓷。
[0011]本發(fā)明具有配方合理、工藝先進(jìn)的特點(diǎn)，陶瓷水煤漿噴嘴的抗沖蝕磨損能力比金屬噴嘴提高30倍以上，比硬質(zhì)合金噴嘴高提高2倍以上，提高了陶瓷的抗熱震性能。本發(fā)明整體式陶瓷水煤漿噴嘴能很好的滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，其使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益等方面遠(yuǎn)優(yōu)于金屬和硬質(zhì)合金噴嘴。
【具體實(shí)施方式】`
[0012]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0013]實(shí)施例1:該整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法包括以下步驟:A.將Al20395份海份10克，下同)、TiC6份、WO31份、燒結(jié)助劑4份(該燒結(jié)助劑由CaO 0.5份、MgO 2份、SiO2 1份、La2O3 0.5份構(gòu)成)、BeO 0.1份、無水乙醇90份依次裝入球磨機(jī),球磨110h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進(jìn)行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存?zhèn)溆茫?br> B.將制好的粉料裝入噴嘴陶瓷件模具中，加壓成型，對成型后的陶瓷件進(jìn)行粗加工，加工后的半成品放入熱壓爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其壓力為30MPa，逐漸升溫至燒結(jié)溫度t=1680°C并保持28min，使用中性的氮?dú)鈿夥者M(jìn)行保護(hù)，然后隨爐冷卻；
C.將燒結(jié)好的噴嘴陶瓷件進(jìn)行后期處理，然后制品進(jìn)行三維定位測量，并對制品進(jìn)行精加工，精加工的噴嘴經(jīng)裝配后即得成品。
[0014]實(shí)施例2:該整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法包括以下步驟:A.將Al20396份、TiC6.5份、WO3L 25份、燒結(jié)助劑5份(該燒結(jié)助劑由CaO 0.5份、MgO 2份、SiO22份、La2O3 0.5份構(gòu)成)、BeO 0.13份、無水乙醇95份依次裝入球磨機(jī)，球磨115h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進(jìn)行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存?zhèn)溆?B.將制好的粉料裝入噴嘴陶瓷件模具中，加壓成型，對成型后的陶瓷件進(jìn)行粗加工，加工后的半成品放入熱壓爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其壓力為30MPa，逐漸升溫至燒結(jié)溫度t=1670°C并保持29min，使用中性的氮?dú)鈿夥者M(jìn)行保護(hù)，然后隨爐冷卻；
C.將燒結(jié)好的噴嘴陶瓷件進(jìn)行后期處理，然后制品進(jìn)行三維定位測量，并對制品進(jìn)行精加工，精加工的噴嘴經(jīng)裝配后即得成品。
[0015]實(shí)施例3:該整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法包括以下步驟:A.將Al20397份、TiC7份、WO3L 5份、燒結(jié)助劑6份(該燒結(jié)助劑由CaO 0.5份、MgO 2份、SiO2 3份、La2O3 0.5份構(gòu)成)、BeO 0.15份、無水乙醇100份依次裝入球磨機(jī)，球磨120h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進(jìn)行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存?zhèn)溆?
B.將制好的粉料裝入噴嘴陶瓷件模具中，加壓成型，對成型后的陶瓷件進(jìn)行粗加工，加工后的半成品放入熱壓爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其壓力為30MPa，逐漸升溫至燒結(jié)溫度t=1670°C并保持30min，使用中性的氮?dú)鈿夥者M(jìn)行保護(hù)，然后隨爐冷卻；
C.將燒結(jié)好的噴嘴陶瓷件進(jìn)行后期處理，然后制品進(jìn)行三維定位測量，并對制品進(jìn)行精加工，精加工的噴嘴經(jīng)裝配后即得成品。
[0016]實(shí)施例4:該整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法包括以下步驟:A.將Al20398份、TiC7.5份、WO3L 75份、燒結(jié)助劑7份(該燒結(jié)助劑由CaO 0.7份、MgO 3份、SiO23份、La2O3 0.3份構(gòu)成)、BeO 0.18份、無水乙醇105份依次裝入球磨機(jī)，球磨125h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進(jìn)行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存?zhèn)溆茫?br> B.將制好的粉料裝入噴嘴陶瓷件模具中，加壓成型，對成型后的陶瓷件進(jìn)行粗加工，加工后的半成品放入熱壓爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其壓力為30MPa，逐漸升溫至燒結(jié)溫度t=1650°C并保持31min，使用中性的氮?dú)鈿夥者M(jìn)行保護(hù)，然后隨爐冷卻；
C.將燒結(jié)好的噴嘴陶瓷件進(jìn)行后期處理，然后制品進(jìn)行三維定位測量，并對制品進(jìn)行精加工，精加工的噴嘴經(jīng)裝配后即得成品。
[0017]實(shí)施例5:該整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴的制備方法包括以下步驟:A.將Al20399份、TiC8份、W032份、燒結(jié)助劑8份(該燒結(jié)助劑由CaO 0.3份、MgO 3份、SiO2 4份、La2O3 0.7份構(gòu)成)、BeO 0.2份、無水乙醇110份依次裝入球磨機(jī)，球磨130h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進(jìn)行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存?zhèn)溆?
B.將制好的粉料裝入噴嘴陶瓷件模具中，加壓成型，對成型后的陶瓷件進(jìn)行粗加工，加工后的半成品放入熱壓爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其壓力為30MPa，逐漸升溫至燒結(jié)溫度t=1650°C并保持32min，使用中性的氮?dú)鈿夥者M(jìn)行保護(hù)，然后隨爐冷卻；
C.將燒結(jié)好的噴嘴陶瓷件進(jìn)行后期處理，然后制品進(jìn)行三維定位測量，并對制品進(jìn)行精加工，精加工的噴嘴經(jīng)裝配后即得成品。
[0018]對實(shí)施例1 一 5所制得的產(chǎn)品及浙江某公司生產(chǎn)的產(chǎn)品分別進(jìn)行性能測試，其力
學(xué)性能如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴，包括以下組分按重量比配制而成: Al20395~99份、TiC6~8份、WO3I~2份、燒結(jié)助劑4~8份、氧化鈹BeO 0.1~0.2份、無水乙醇90~110份； 制備上述整體式耐磨復(fù)合水煤漿噴嘴的方法包括以下步驟: A.將八1203、11(:、103、燒結(jié)助劑、860、無水乙醇依次裝入球磨機(jī)，球磨110~130h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進(jìn)行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存?zhèn)溆茫?B.將制好的粉料裝入噴嘴陶瓷件模具中，加壓成型，對成型后的陶瓷件進(jìn)行粗加工，加工后的半成品放入熱壓爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其壓力為30MPa，逐漸升溫至燒結(jié)溫度t=1650~1680°C并保持28~32min，使用中性的氮?dú)鈿夥者M(jìn)行保護(hù)，然后隨爐冷卻； C.將燒結(jié)好的噴嘴陶瓷件進(jìn)行后期處理，然后制品進(jìn)行三維定位測量，并對制品進(jìn)行精加工，精加工的噴嘴經(jīng)裝配后即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整體式耐磨損復(fù)合陶瓷水煤漿噴嘴,其特征是所述燒結(jié)助劑為CaO 0.3~0.7份、MgO I~3份、SiO2 2~4份、La2O3 0.3~0.7份復(fù)合而成的多元燒結(jié)助劑。`
【文檔編號】C10J3/50GK103508725SQ201310224617
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】李軍營, 王文壽, 楊曉波 申請人:湖北神霧熱能技術(shù)有限公司