CN104862641B - 一种耐磨陶瓷金属材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨陶瓷金属材料的制备方法，将氧化铝粉或碳化硅粉高温熔融成液体，然后高压压铸到有网格凹陷、并涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属上，从而制备出这种耐磨陶瓷金属材料。这种耐磨陶瓷金属材料具有良好耐磨性、耐腐蚀、抗冲压、柔韧性好、使用寿命长、节能环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属材料，尤其涉及一种耐磨陶瓷金属材料的制备方法。
背景技术
目前，立磨是一种理想的大型粉磨设备，广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业，集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一体，生产效率高，可将块状、颗粒状及粉状原料磨成所要求的粉状物料。但是，立磨上的磨辊不管使用什么样的合金金属材料，由于使用环境恶劣，磨损严重，因此使用寿命都很短，大概在5000小时左右(半年多一点)，这样极大的影响立磨产出，30多吨重的磨辊在更换合金瓦片时，不仅周期长，工序复杂，从而加大了企业的生产成本，从而还影响到企业的正常生产。同样在其他工业领域，以及航空航天、军工领域，在使用合金金属时，也会存在这样的问题，急需研制一种耐磨新型材料来代替原有的合金金属材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种工艺简单、具有良好耐磨性、耐腐蚀、抗冲压、柔韧性好、使用寿命长、节能环保的耐磨陶瓷金属材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，将氧化铝粉或碳化硅粉高温熔融成液体，然后高压压铸到有网格凹陷、并涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属上，从而制备出这种耐磨陶瓷金属材料。
本发明的制备方法为：步骤一、把合金金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为0.1-55mm，在合金金属网格凹陷工作面均匀涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物；
步骤二、把氧化铝粉在高温2200-2400℃熔化成液体，或碳化硅粉高温加热2830℃熔化成液体，直接浇在有网格凹陷、并涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，进行高压压铸，在合金金属的表面上形成了一层致密的氧化铝陶瓷层，或碳化硅陶瓷层，从而得到这种耐磨陶瓷金属材料。
其中步骤一中金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉加入的比例为7∶2∶1或6∶2∶2或5∶3∶2或4∶3∶3。
其中步骤一中金属硅颗粒的粒度为1-3cm，金属硅粉和碳粉的粒度分布在0-0.044cm、0.044cm-0.074cm、0.074-1cm中的两个或两个以上的粒度区间。
其中步骤一把合金金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，不仅是为了金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物更容易附着在工作面，而且与熔融的氧化铝或碳化硅高压压铸更紧密。
其中步骤一在合金金属网格凹陷工作面均匀涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物，是应用“原位碳化硅晶须自结合”的理念，当步骤二熔融的氧化铝或碳化硅浇在涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，在熔融氧化铝的高温下，金属硅微粉和碳粉“原位”反应生成碳化硅晶须，在金属硅颗粒间存在一些相互联通的气孔，利于原位碳化硅晶须在这些气孔中生长，与金属硅颗粒紧密结合在一起。从实验样品的显微结构分析显示，网络交叉的碳化硅晶须在金属硅颗粒中弥散分布，所形成的金属硅和碳化硅复合层使最终材料的耐磨性、抗气氛侵蚀、抗热震等性能得到提高。当金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉加入的比例为5∶3∶2这个比例时，所形成的复合层的各项性能指标最好。
其中步骤二把氧化铝粉在高温2200-2400℃熔化成液体，直接浇在有网格凹陷、并涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，进行高压压铸，在合金金属的工作面上形成了一层致密的氧化铝陶瓷层，这种致密氧化铝陶瓷层耐磨、抗冲击性、耐腐蚀和耐高温。
本发明把合金金属和陶瓷进行了完美地结合，在金属材料的网格凹陷上形成了一层金属硅和碳化硅复合层，在金属硅和碳化硅复合层上又形成了一层氧化铝陶瓷层，本发明不仅具有陶瓷的良好的抗磨、抗冲击性、耐腐蚀和耐高温，同时也克服了陶瓷柔韧性不好的缺点，而且保持了合金金属的良好特性。
这种耐磨陶瓷金属材料的耐磨性能指标为：0.19cm3(时间15分钟，介质0.5-1cm金刚砂，速度120m/s，喷砂口径8cm，距离230cm，角度90°)；硬度为85-90肖氏D，抗压强度为90.0-95.0Mpa。
这种耐磨陶瓷金属材料用于立磨上的磨辊上，使用时间能达到5年左右不更换，并可以广泛使用在航空航天、军工和工业等领域。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。
实施例1：
本发明的制备方法为：步骤一、把合金金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为0.1mm，在合金金属网格凹陷工作面均匀涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物，金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉加入的比例为7∶2∶1；
步骤二、把氧化铝粉在高温2200℃熔化成液体，直接浇在有网格凹陷、并涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，进行高压压铸，在合金金属的表面上形成了一层致密的氧化铝陶瓷层，从而得到这种耐磨陶瓷金属材料。
实施例2：
本发明的制备方法为：步骤一、把合金金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为22mm，在合金金属网格凹陷工作面均匀涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物，金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉加入的比例为6∶2∶2；
步骤二、把碳化硅粉高温加热2830℃熔化成液体，直接浇在有网格凹陷、并涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，进行高压压铸，在合金金属的表面上形成了一层致密的碳化硅陶瓷层，从而得到这种耐磨陶瓷金属材料。
实施例3：
本发明的制备方法为：步骤一、把合金金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为25mm，在合金金属网格凹陷工作面均匀涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物，金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉加入的比例为5∶3∶2；
步骤二、把氧化铝粉在高温2350℃熔化成液体，直接浇在有网格凹陷、并涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，进行高压压铸，在合金金属的表面上形成了一层致密的氧化铝陶瓷层，从而得到这种耐磨陶瓷金属材料。
实施例4：
本发明的制备方法为：步骤一、把合金金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为55mm，在合金金属网格凹陷工作面均匀涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物，金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉加入的比例为4∶3∶3；
步骤二、把氧化铝粉在高温2400℃熔化成液体，直接浇在有网格凹陷、并涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，进行高压压铸，在合金金属的表面上形成了一层致密的氧化铝陶瓷层，从而得到这种耐磨陶瓷金属材料。
Claims (1)
1.一种耐磨陶瓷金属材料的制备方法，其特征在于：步骤一、把合金金属工作面用铸造或机械加工制成网格凹陷状，凹陷的深度为0.1-55mm，在合金金属网格凹陷工作面均匀涂抹一层金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物；步骤二、把氧化铝粉在高温2200-2400°C熔化成液体，直接浇在有网格凹陷、并涂抹了一层含金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉混合物的合金金属的工作面上，金属硅颗粒、金属硅微粉和碳粉加入的比例为5:3:2，金属硅颗粒的粒度为1－3cm，金属硅粉和碳粉的粒度分布在0—0.044 cm 、0.044cm—0.074cm 、0.074－1cm中的两个或两个以上的粒度区间，进行高压压铸，在合金金属的表面上形成了一层致密的氧化铝陶瓷层，从而得到这种耐磨陶瓷金属材料。
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