CN105149875A - 一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，将预处理过的陶瓷颗粒与低熔点合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物；将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入干燥箱中干燥、真空炉中烧结得陶瓷预制件；将陶瓷预制件固定在陶瓷合金预制件铸型型腔表面，然后浇注耐磨合金金属液，得到陶瓷合金预制件；将陶瓷合金预制件进行热处理；熔炼母体金属材料形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得衬板底座，最后将陶瓷合金预制件焊接在衬板底座上。本发明的制造方法简单，制得的复合衬板具有双重耐磨性能，使用材料成本低，且易拆卸且更换新制陶瓷合金预制件并进行焊接，解决了复合衬板不可修复的难题，同时也降低衬板采购成本。

Description

一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板及其制造方法，可适用于火力发电、水泥、冶金、矿山等行业各种衬板。
背景技术
在电力、水泥、冶金、矿山等行业，制粉系统使用大量的磨盘衬板，它作为主要的耐磨件，其耐磨性能直接影响到制粉的作业率、煤粉质量、材料消耗和生产成本。由于任何衬板材料，在制粉工况条件下，都有较为严重的磨损，当磨损出现较严重的凹坑、沟槽后，磨煤机磨粉效率下降，磨煤机出力不足。目前火力发电厂所用的磨盘衬板大部分为整体铸造的高铬铸铁，运行磨损后在其上面反复堆焊耐磨合金材料可以提高磨辊的使用寿命，但堆焊层遇到煤质较差时磨损过程中容易出现脱落。采用陶瓷棒镶嵌高铬铸铁材料制备出陶瓷复合衬板，磨损初期能起到一定的耐磨作用，但磨损后期由于金属材料优先被磨出，陶瓷棒孤立凸出在衬板表面，在受到挤压、剪切力时容易断裂，起不到耐磨效果。比利时Magotteaux公司生产的陶瓷颗粒复合增强衬板能起到很好的耐磨效果，但材料整体采用高铬铸铁，成本较高，对于尺寸较大的衬板后期热处理难度较大，质量不稳定。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法。
技术方案：本发明所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为6～30目的预处理过的陶瓷颗粒与低熔点合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与低熔点合金粉末的质量比为1:0.5～1:2，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的2%-6%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1050℃-1300℃下烧结60-150min，低熔点合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在陶瓷合金预制件铸型型腔表面，然后浇注耐磨合金金属液，得到表面由陶瓷预制件与耐磨合金材料呈冶金结合的陶瓷合金预制件；
（4）将陶瓷合金预制件进行热处理，使其耐磨合金硬度达到60-64HRC；
（5）熔炼母体金属材料形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得衬板底座，将步骤（4）热处理后的陶瓷合金预制件焊接在衬板底座，制造出一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板。
进一步的，该复合衬板包括由母体金属材料浇铸而成的衬板底座，所述衬板底座表面焊接有陶瓷合金预制件，所述陶瓷合金预制件是由耐磨合金材料与陶瓷预制件复合浇铸而成，所述陶瓷预制件上设有若干通孔，所述陶瓷预制件是由陶瓷颗粒与低熔点合金粉末烧结而成。
进一步的，所述预处理过的陶瓷颗粒是指在陶瓷颗粒表面包覆铁基、镍基或钴基低熔点合金材料。
进一步的，所述的陶瓷颗粒为氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钛、碳化钨、氮化钛中的一种或任意几种的组合。
进一步的，所述低熔点合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末。
进一步的，所述母体金属材料为球墨铸铁、低碳钢或中碳钢中的一种。
进一步的，所述耐磨合金材料为高铬铸铁或高锰钢。
进一步的，所述陶瓷预制件表面呈蜂窝状或网格状，厚度为15-50mm，陶瓷预制件底面为平面。
有益效果：本发明所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板具有如下明显效果：
（1）衬板表面陶瓷合金层是由高耐磨的陶瓷预制件与耐磨合金复合而成，具有双重耐磨性能；
（2）陶瓷预制件采用蜂窝状或网格状，运行磨损时表面不同耐磨材料形成了高度差，有助于提高煤粉的研磨效率；
（3）衬板底座采用普通球墨铸铁或中、低碳钢，材料成本低且易加工；
（4）衬板磨损后期，陶瓷合金层可进行现场拆卸，然后更换新制陶瓷合金预制件并进行焊接，解决了复合衬板不可修复的难题，同时也降低衬板采购成本。
附图说明
图1为本发明复合衬板的结构剖视图；
图2为本发明复合衬板的结构立体图；
图3为本发明陶瓷预制件的结构示意图；
图4为图3的结构剖视图；
图5为本发明陶瓷合金预制件的结构示意图；
图6为图5的结构剖视图；
图7为本发明衬板底座的结构示意图；
图8为图7的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明：
实施例1
一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为6目的预处理过的氧化铝陶瓷颗粒与铁基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与铁基合金粉末的质量比为1:0.5，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的2%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1050℃下烧结60min，铁基合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在陶瓷合金预制件铸型型腔表面，然后浇注高铬铸铁金属液，得到表面由陶瓷预制件与高铬铸铁呈冶金结合的陶瓷合金预制件；
（4）将陶瓷合金预制件进行热处理，使其高铬铸铁硬度达到64HRC；
（5）熔炼球墨铸铁形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得衬板底座，将步骤（4）热处理后的陶瓷合金预制件焊接在衬板底座，制造出一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板。
实施例2
一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为30目的预处理过的氧化锆陶瓷颗粒与镍基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与镍基合金粉末的质量比为1:2，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的6%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1300℃下烧结150min，镍基合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在陶瓷合金预制件铸型型腔表面，然后浇注高锰钢金属液，得到表面由陶瓷预制件与高锰钢呈冶金结合的陶瓷合金预制件；
（4）将陶瓷合金预制件进行热处理，使其高锰钢硬度达到60HRC；
（5）熔炼中碳钢形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得衬板底座，将步骤（4）热处理后的陶瓷合金预制件焊接在衬板底座，制造出一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板。
实施例3
一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为14目的预处理过的碳化硅陶瓷颗粒与钴基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与钴基合金粉末的质量比为1:1，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的4%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1100℃下烧结120min，钴基合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在陶瓷合金预制件铸型型腔表面，然后浇注高铬铸铁金属液，得到表面由陶瓷预制件与高铬铸铁呈冶金结合的陶瓷合金预制件；
（4）将陶瓷合金预制件进行热处理，使其高铬铸铁硬度达到62HRC；
（5）熔炼低碳钢形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得衬板底座，将步骤（4）热处理后的陶瓷合金预制件焊接在衬板底座，制造出一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板。
实施例4
一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为20目的预处理过的碳化硅陶瓷颗粒与钴基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与钴基合金粉末的质量比为1:1.5，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的5%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1200℃下烧结130min，钴基合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在陶瓷合金预制件铸型型腔表面，然后浇注高铬铸铁金属液，得到表面由陶瓷预制件与高铬铸铁呈冶金结合的陶瓷合金预制件；
（4）将陶瓷合金预制件进行热处理，使其高铬铸铁硬度达到63HRC；
（5）熔炼低碳钢形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得衬板底座，将步骤（4）热处理后的陶瓷合金预制件焊接在衬板底座，制造出一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板。
通过上述四个实施例制造出来的低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的结构如图1到图8所示，该复合衬板包括由母体金属材料浇铸而成的衬板底座3，所述衬板底座3表面焊接有陶瓷合金预制件2，所述陶瓷合金预制件2是由耐磨合金材料与陶瓷预制件1复合浇铸而成，所述陶瓷预制件1上设有若干通孔，所述陶瓷预制件1是由陶瓷颗粒与低熔点合金粉末烧结而成。
作为上述技术方案的进一步优化，所述预处理过的陶瓷颗粒是指在陶瓷颗粒表面包覆铁基、镍基或钴基低熔点合金材料。所述的陶瓷颗粒为氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钛、碳化钨、氮化钛中的一种或任意几种的组合。所述低熔点合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末。所述母体金属材料为球墨铸铁、低碳钢或中碳钢中的一种。所述耐磨合金材料为高铬铸铁或高锰钢。所述陶瓷预制件表面呈蜂窝状或网格状，厚度为15-50mm，陶瓷预制件底面为平面。
本发明所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板及其制造方法具有如下明显效果：
（1）衬板表面陶瓷合金层是由高耐磨的陶瓷预制件与耐磨合金复合而成，具有双重耐磨性能；
（2）陶瓷预制件采用蜂窝状或网格状，运行磨损时表面不同耐磨材料形成了高度差，有助于提高煤粉的研磨效率；
（3）衬板底座采用普通球墨铸铁或中、低碳钢，材料成本低且易加工；
（4）衬板磨损后期，陶瓷合金层可进行现场拆卸，然后更换新制陶瓷合金预制件并进行焊接，解决了复合衬板不可修复的难题，同时也降低衬板采购成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将粒径为6～30目的预处理过的陶瓷颗粒与低熔点合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与低熔点合金粉末的质量比为1:0.5～1:2，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的2%-6%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1050℃-1300℃下烧结60-150min，低熔点合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在陶瓷合金预制件铸型型腔表面，然后浇注耐磨合金金属液，得到表面由陶瓷预制件与耐磨合金材料呈冶金结合的陶瓷合金预制件；
（4）将陶瓷合金预制件进行热处理，使其耐磨合金硬度达到60-64HRC；
（5）熔炼母体金属材料形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得衬板底座，将步骤（4）热处理后的陶瓷合金预制件焊接在衬板底座，制造出一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板。
2.根据权利要求1所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：该复合衬板包括由母体金属材料浇铸而成的衬板底座（3），所述衬板底座（3）表面焊接有陶瓷合金预制件（2），所述陶瓷合金预制件（2）是由耐磨合金材料与陶瓷预制件（1）复合浇铸而成，所述陶瓷预制件（1）上设有若干通孔，所述陶瓷预制件（1）是由陶瓷颗粒与低熔点合金粉末烧结而成。
3.根据权利要求1所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：所述预处理过的陶瓷颗粒是指在陶瓷颗粒表面包覆铁基、镍基或钴基低熔点合金材料。
4.根据权利要求1或2所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：所述的陶瓷颗粒为氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钛、碳化钨、氮化钛中的一种或任意几种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：所述低熔点合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末。
6.根据权利要求1或2所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：所述母体金属材料为球墨铸铁、低碳钢或中碳钢中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：所述耐磨合金材料为高铬铸铁或高锰钢。
8.根据权利要求1或2所述的一种低成本、高耐磨陶瓷合金复合衬板的制造方法，其特征在于：所述陶瓷预制件表面呈蜂窝状或网格状，厚度为15-50mm，陶瓷预制件底面为平面。
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