CN106285671A - 矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿及制造方法 - Google Patents

矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿及制造方法 Download PDF

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Abstract

矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿及制造方法，涉及采矿设备制造领域，尤其涉及一种矿山掘进机用截齿及其制造方法。本发明为了解决现有掘进机截齿的截齿头和截齿柄之间存在焊接应力集中的问题和均一制造的截齿存在生产成本较高的问题。本发明截齿的主体为三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架，陶瓷骨架从截齿齿头开始依次为齿头骨架、齿中骨架和齿尾骨架，齿头骨架、齿中骨架和齿尾骨架为连续的整体结构，且齿头骨架的孔径小于齿中骨架的孔径小于齿尾骨架的孔径；陶瓷骨架上涂覆有过渡层；在涂覆过渡层的陶瓷骨架表面涂覆有耐磨材料，或者在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的孔径之间浇铸有耐磨材料。本发明截齿的设计制造。

Description

矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿及制造 方法
技术领域
本发明涉及采矿设备制造领域，尤其涉及一种矿山掘进机用截齿及其制造方法。
背景技术
在现有技术中掘进机的采掘截齿是目前大型采掘机上的关键部件，随着煤矿、采石场、地下铁路、开山隧道等需求的不断增长，大型掘进机的应用越来越广泛。因此，开发高性能的新型采掘截齿成为当前亟待解决的重要研究课题。普遍的采掘截齿多采用截齿柄和截齿头两部分的组合结构设计，截齿头焊接于截齿柄的一端。目前所采用的截齿柄的耐磨性能较差，优先于截齿头过早地损坏，进而导致整个截齿的断裂失效，由此造成的问题包括：(1)由于截齿的整体失效而导致的使用寿命过短，必须要频繁地更换截齿部件，更换过程中必须停机操作，直接结果就是设备的利用率过低，不能充分发挥设备的利用效率；(2)作为关键部件，即便有少数的截齿失效，仍需要停机更换。过多的失效截齿必然导致其设备维护成本明显增加。
即使对截齿柄的耐磨性能进行强化处理，但由于焊接技术自身的缺陷而导致的材料在焊接过程中产生的应力集中以及后期的热处理过程均有可能造成截齿的结构损伤，造成截齿的整体性能下降。
掘进机是矿山、冶金、公路、隧道等行业应用较为普遍的一种装备，截齿是掘进机中最为关键的一种组合式耐磨损设备零件。目前国内使用的截齿材料通常为金属/陶瓷颗粒或金刚石，其中金属主要是高铬钢，高锰钢等材料，通过在金属融液中引入不同类型的添加元素如Cr、Co、Ti、V等来提高其耐磨性能。采用高铬钢作为截齿时，其耐磨性好，但耐冲击性差，实用过程中容易断裂；而采用改进的高锰钢作为截齿时，在使用过程中具有较好的韧性，但其耐磨性较差，使用过程中需要经常更换。
截齿头引入耐磨损的金刚石涂层或陶瓷颗粒，金刚石涂层本身就存在制造成本昂贵的问题，截齿材料制造过程中引入一定含量的陶瓷颗粒，也能适当提高截齿材料的实用寿命，然而，不可避免的问题是由于陶瓷颗粒与金属基体之间存在应力失配问题，导致陶瓷颗粒从金属基体上脱落。从而引起截齿失效。
现有的截齿除截齿头以外一般都是均一结构，这样还存在着过多使用制造材料导致的生产成本较高。
发明内容
本发明为解决现有掘进机截齿的截齿头和截齿柄之间存在焊接应力集中的问题和均一制造的截齿存在生产成本较高的问题，而提出一种矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿及制造方法。
矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿，截齿的主体为三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架；三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架材料包括陶瓷粉体和烧结助剂，陶瓷粉体为碳化硼、碳化硅、硼化钛、氧化铝的一种或多种，烧结助剂为稀土类氧化物、氧化铝、氧化硅、氧化镧、氧化钇、氧化镱、氧化镨、氧化铒的两种或多种；截齿的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架从截齿齿头开始依次为齿头骨架、齿中骨架和齿尾骨架；齿头骨架、齿中骨架和齿尾骨架为连续的整体结构，且齿头骨架的骨架孔径小于齿中骨架的骨架孔径小于齿尾骨架的骨架孔径；截齿的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架上涂覆有过渡层；在涂覆过渡层的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面涂覆有涂层材料，或者在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的孔径之间浇铸有涂层材料，涂层材料为碳化钨、碳化钛、氧化锆、钴合金、镍合金、铬粉的一种或多种。
优选地，所述的烧结助剂为氧化铝和氧化镧的两种添加剂的复合物，氧化铝和氧化镧摩尔比例为3:1～1:2；组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的质量比为1/20～1/10。
优选地，所述的烧结助剂为氧化铝和氧化钇的两种添加剂的复合物，氧化铝和氧化钇摩尔比例为3:1～1:1；组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的比例为1/24～1/8。
优选地，所述的涂层材料为碳化钛/低碳铬粉/碳化钨三种材料的复合物；其中，碳化钛/低碳铬粉/碳化钨复合涂层材料中，其中碳化钨质量比为10％～30％，碳化钨质量比为30～50％，低碳铬粉质量比为10％～40％。
优选地，所述的涂层材料为碳化钨/低碳铬粉两种材料的复合物；其中，碳化钨/低碳铬粉复合涂层材料中，其中碳化钨质量比为50％～75％，低碳铬粉质量比为25％～50％。
矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的制作：
步骤1.1、按照截齿的外形结构制造聚氨脂泡沫材料模板，聚氨脂泡沫材料模板对应的齿头骨架部分的孔径小于齿中骨架部分的孔径小于齿尾骨架部分的骨架孔径，且聚氨脂泡沫材料模板为连续的整体结构；
步骤1.2、根据聚氨脂泡沫材料模板，利用有机泡沫浸渍法制备三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架；
步骤1.3、利用气压烧结或无压烧结方法来获得具有一定致密度的连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架结构；
步骤2、连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作：
步骤2.1、采用水基介质或乙醇基介质为溶剂，利用表面改性剂对所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架进行表面处理；
步骤2.2、利用有机粘合剂处理所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架，然后利用旋涂机进行旋涂处理；
步骤2.3、然后对在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面均匀涂覆涂层材料，或者利用真空浇铸成型技术对三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架浇铸涂层材料；最终制作完成双连续相金属/陶瓷复合截齿。
优选地，步骤1.2所述的制备三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架所用的材料包括陶瓷粉体和烧结助剂，陶瓷粉体为碳化硼、碳化硅、硼化钛、氧化铝的一种或多种，烧结助剂为稀土类氧化物、氧化铝、氧化硅、氧化镧、氧化钇、氧化镱、氧化镨、氧化铒的两种或多种。
优选地，步骤2.3所述的涂层材料包括碳化钨、碳化钛、氧化锆、碳化锆、钴合金、镍合金、铬粉(低碳铬粉或高碳铬粉或高纯铬粉)中的一种或多种。
优选地，步骤2.2所述的有机粘合剂包括环氧体系陶瓷粘合剂、有机硅体系粘合剂、丙烯酸体系粘合剂的一种或多种。
优选地，步骤2.1所述的表面改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂及硬脂酸的一种或多种。
本发明包括以下有益效果：
有现有技术相比，利用本发明设计制造截齿，能够在连续梯度结构下实现一体化设计制造，完全能够保证高强度和高硬度的需要，而且连续梯度结构相比自身制作工艺条件下的均一结构截齿节省5％以上的制造成本。虽然本发明是连续梯度结构，但是完全可以在结构上实现一体化设计，同时能够根据不同类型的截齿结构进行陶瓷结构骨架的设计和制造，避免了传统的截齿结构中存在的焊接结构缺陷，不存在应力集中等结构设计的缺陷。
而且，本发明制作三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的过程，具有各部分孔径尺寸可控、陶瓷相骨架材料的比例可调节、骨架材料的强度可调整等特点。利用不同类型的烧结助剂组合，可以获得满足不同条件下所要求的力学性能。通常以高强度和高硬度为核心指标，通过改善制造工艺条件实现一体化截齿用涂层材料的性能要求，提高一体化截齿的耐磨性能。
并且，本发明在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面通过引入有机粘合剂和涂层材料的方式降低其应力失配问题，解决了陶瓷相和金属相之间的热应力集中问题。本发明实现了陶瓷结构骨架和金属涂层的有机组合，改善了陶瓷结构骨架/金属涂层的界面结合性能。通过调整和优化涂层材料的组分和处理工艺，能够实现骨架/涂层之间界面性能的可控调节。此外由于陶瓷三维网络结构陶瓷骨架以及金属涂层都具备双连续相结构，能充分发挥其复合功能，极大程度地降低截齿材料在服役过程中的陶瓷相颗粒的脱落，提高其使用效率。
将本发明制造的三维连续梯度网络开孔结构的金属/陶瓷复合截齿应用于煤矿用采掘机上，在硬质岩石条件下能够实现连续工作30小时以上而不失效。在工矿相同条件下，相比现有的工艺制造的截齿，本发明制造的双连续相金属/陶瓷复合截齿使用寿命提高240％～290％，并且本发明可以通过制造工艺参数的优化和后期金属热处理的可控调整进一步提高其服役寿命。
附图说明
图1为三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：
矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿，截齿的主体为三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架；三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架材料包括陶瓷粉体和烧结助剂，陶瓷粉体为碳化硼、碳化硅、硼化钛、氧化铝的一种或多种，烧结助剂为稀土类氧化物、氧化铝、氧化硅、氧化镧、氧化钇、氧化镱、氧化镨、氧化铒的两种或多种；截齿的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架从截齿齿头开始依次为齿头骨架1、齿中骨架2和齿尾骨架3；齿头骨架1、齿中骨架2和齿尾骨架3为连续的整体结构，且齿头骨架1的骨架孔径小于齿中骨架2的骨架孔径小于齿尾骨架3的骨架孔径；截齿的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架上涂覆有过渡层；在涂覆过渡层的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面涂覆有涂层材料，或者在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的孔径之间浇铸有涂层材料，涂层材料为碳化钨、碳化钛、氧化锆、钴合金、镍合金、铬粉的一种或多种。
有现有技术相比，本发明的截齿能够在连续梯度结构下实现一体化设计制造，完全能够保证高强度和高硬度的需要，而且连续梯度结构相比自身制作工艺条件下的均一结构截齿节省5％以上的制造成本。虽然本发明是连续梯度结构，但是完全可以在结构上实现一体化设计，同时能够根据不同类型的截齿结构进行陶瓷结构骨架的设计和制造，避免了传统的截齿结构中存在的焊接结构缺陷，不存在应力集中等结构设计的缺陷。
所涉及的烧结助剂为两种添加剂的复合物时，以氧化铝和氧化镧复合添加剂为例，氧化铝和氧化镧摩尔比例在3:1～1:2范围内调整。组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的质量比控制在1/20～1/10之间。利用上述材料制造的开孔率在70％～75％的网络开孔结构碳化硼陶瓷骨架，其压缩强度在1.8MPa～3.1MPa。
所涉及的烧结助剂为两种添加剂的复合物时，以氧化铝和氧化钇复合添加剂为例，氧化铝和氧化钇摩尔比例在3:1～1:1范围内调整。组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的比例控制在1/24～1/8之间。利用上述材料制造的开孔率在75％～80％的网络开孔结构碳化硅陶瓷骨架，其压缩强度在1.7MPa～4.4MPa。
所涉及的涂层材料为三种材料的复合物时，如碳化钛/低碳铬粉/碳化钨组合为例的复合涂层。其中，碳化钛/低碳铬粉/碳化钨复合涂层材料中，其中碳化钨质量比在10％～30％之间。而碳化钨质量比控制在30～50％，低碳铬粉质量比控制在10％～40％。上述组合的涂层材料在旋涂处理后，可以明显改善陶瓷粉体和涂层材料的界面结合能力。可以通过控制涂层材料的比例来调整陶瓷粉体与金属的界面结合力。由于陶瓷与涂层材料的结合强度不易测出，采用上述配方在P20钢表面进行涂层处理，利用急冷急热法测试其抗热震性能，在700℃～850℃范围内进行热震处理，在循环热震处理50次以上时，涂层与金属结合状况良好。
所涉及的涂层材料为两种材料的复合物时，如碳化钨/低碳铬粉组合为例的复合涂层。其中，碳化钨/低碳铬粉复合涂层材料中，其中碳化钨质量比在50％～75％之间，低碳铬粉质量比控制在25％～50％。上述组合的涂层材料在旋涂处理后，可以明显改善陶瓷粉体和涂层材料的界面结合能力。由于陶瓷与涂层材料的结合强度不易测出，采用上述配方在P20钢表面进行涂层处理，利用急冷急热法测试其抗热震性能，在700℃～850℃范围内进行热震处理，在循环热震处理40次以上时，涂层与金属结合状况良好。
具体实施方式二：
矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作方法，包括以下步骤：
步骤1、三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的制作：
步骤1.1、按照截齿的外形结构制造聚氨脂泡沫材料模板，聚氨脂泡沫材料模板对应的齿头骨架1部分的孔径小于齿中骨架2部分的孔径小于齿尾骨架3部分的骨架孔径，且聚氨脂泡沫材料模板为连续的整体结构；针对实验中截齿不同部位的受力分析情况以及使用情况，按照实验和计算机模拟情况预先计算孔径梯度；然后按照预先设计的孔径制作成聚氨脂泡沫材料模板，而且聚氨脂泡沫材料模板完全能够制作成具有一定的孔径梯度。
步骤1.2、根据聚氨脂泡沫材料模板，利用有机泡沫浸渍法制备三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架；
步骤1.3、利用气压烧结或无压烧结方法来获得具有一定致密度的连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架结构，如图1所示；最终烧结温度根据材料的烧结曲线来确定，如微米级碳化硅陶瓷骨架材料的烧结温度确定在1850℃～1980℃；硼化钛陶瓷骨架材料的烧结温度约为1900℃～2100℃。
步骤2、连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作：
步骤2.1、采用水基介质或乙醇基介质为溶剂，利用表面改性剂对所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架进行表面处理；利用表面改性剂对所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架进行表面处理能够提高与有机粘合剂的结合强度，进而提高与涂层材料的结合强度。
步骤2.2、利用有机粘合剂处理所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架，然后利用旋涂机进行旋涂处理；这样能够提高陶瓷骨架与涂层材料的结合强度，避免了在截齿材料服役过程中孤立结构的陶瓷颗粒脱落将形成三体磨损导致的加速失效过程。
步骤2.3、然后对在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面均匀涂覆涂层材料，或者利用真空浇铸成型技术对三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架浇铸涂层材料；最终制作完成双连续相金属/陶瓷复合截齿。制作的截齿既具有陶瓷材料的高硬度和耐磨性的优点，同时兼顾金属钢铁材料的高韧性和高强度的特点。本发明通过界面层结构的优化和处理，以及骨架材料和优化涂层材料的组分和处理工艺，能够实现骨架/涂层之间界面性能的可控调节。此外由于陶瓷三维网络结构陶瓷骨架以及金属涂层都具备双连续相结构，能充分发挥其复合功能，极大程度地降低截齿材料在服役过程中的陶瓷相颗粒的脱落，提高其使用效率。
具体实施方式三：
本实施方式步骤1.2所述的制备三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架所用的材料包括陶瓷粉体和烧结助剂，陶瓷粉体为碳化硼、碳化硅、硼化钛、氧化铝的一种或多种，烧结助剂为稀土类氧化物、氧化铝、氧化硅、氧化镧、氧化钇、氧化镱、氧化镨、氧化铒的两种或多种。利用碳化硼、碳化硅、硼化钛等陶瓷粉体制作三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架，具有陶瓷材料的高硬度和耐磨性的优点。烧结助剂可以根据所选定的陶瓷粉体来确定，从而实现整体的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架具有足够的强度和硬度。这个选取过程可以通过实验来确定，这样可以实现根据实际的工况来调整选料组分和工艺条件制作出满足实际的工况的截齿。同时可以调整二者的比例使得骨架材料具有强度可调整的特点，同时也能通过工艺调整进一步提高最后的截齿强度。且避免了截齿头使用耐磨损的金刚石等涂层，降低了制作成本，从而降低实际生产的成本。
其他步骤和参数与具体实施方式二相同。
实例一：本实施例中所涉及的烧结助剂为两种添加剂的复合物。
以氧化铝和氧化镧复合添加剂为例，氧化铝和氧化镧摩尔比例在3:1～1:2范围内调整。组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的质量比控制在1/20～1/10之间。利用上述材料制造的开孔率在70％～75％的网络开孔结构碳化硼陶瓷骨架，其压缩强度在1.8MPa～3.1MPa。
实例二：本实施例中所涉及的烧结助剂为两种添加剂的复合物。
以氧化铝和氧化钇复合添加剂为例，氧化铝和氧化钇摩尔比例在3:1～1:1范围内调整。组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的比例控制在1/24～1/8之间。利用上述材料制造的开孔率在75％～80％的网络开孔结构碳化硅陶瓷骨架，其压缩强度在1.7MPa～4.4MPa。
具体实施方式四：
本实施方式步骤2.3所述的涂层材料包括碳化钨、碳化钛、氧化锆、碳化锆、钴合金、镍合金、铬粉(低碳铬粉或高碳铬粉或高纯铬粉)中的一种或多种。
涂层材料涂覆在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面或者浇铸到三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架。由于陶瓷三维网络结构陶瓷骨架以及金属涂层都具备连续相结构，能充分发挥其复合功能，极大程度地降低截齿材料在服役过程中的陶瓷相颗粒的脱落，提高其使用效率。
其他步骤和参数与具体实施方式二至三之一相同。
实例三：本实施例中涉及的涂层材料为三种材料的复合物。
如碳化钛/低碳铬粉/碳化钨组合为例的复合涂层。其中，碳化钛/低碳铬粉/碳化钨复合涂层材料中，其中碳化钨质量比在10％～30％之间。而碳化钨质量比控制在30～50％，低碳铬粉质量比控制在10％～40％。上述组合的涂层材料在旋涂处理后，可以明显改善陶瓷粉体和涂层材料的界面结合能力。可以通过控制涂层材料的比例来调整陶瓷粉体与金属的界面结合力。由于陶瓷与涂层材料的结合强度不易测出，采用上述配方在P20钢表面进行涂层处理，利用急冷急热法测试其抗热震性能，在700℃～850℃范围内进行热震处理，在循环热震处理50次以上时，涂层与金属结合状况良好。
实例四：本实施例中涉及的涂层材料为两种材料的复合物。
如碳化钨/低碳铬粉组合为例的复合涂层。其中，碳化钨/低碳铬粉复合涂层材料中，其中碳化钨质量比在50％～75％之间，低碳铬粉质量比控制在25％～50％。上述组合的涂层材料在旋涂处理后，可以明显改善陶瓷粉体和涂层材料的界面结合能力。由于陶瓷与涂层材料的结合强度不易测出，采用上述配方在P20钢表面进行涂层处理，利用急冷急热法测试其抗热震性能，在700℃～850℃范围内进行热震处理，在循环热震处理40次以上时，涂层与金属结合状况良好。
具体实施方式五：
本实施方式步骤2.2所述的有机粘合剂包括环氧体系陶瓷粘合剂、有机硅体系粘合剂、丙烯酸体系粘合剂的一种或多种。有机粘合剂可以根据所选定的陶瓷骨架的材料(陶瓷粉体和烧结助剂)和涂层材料来确定，这样能够提高陶瓷骨架与涂层材料的结合强度，避免了在截齿材料服役过程中孤立结构的陶瓷颗粒脱落将形成三体磨损导致的加速失效过程，从而实现整体的截齿具有足够的强度和硬度。这个选取过程可以通过实验来确定。这样可以实现根据实际的工况来调整选料组分和工艺条件制作出满足实际的工况的截齿。
其他步骤和参数与具体实施方式二至四之一相同。
实例五：有机粘合剂选用环氧体系陶瓷粘合剂、有机硅体系粘合剂、丙烯酸体系粘合剂的一种或多种均可。通常控制有机粘合剂的总质量为涂层材料总质量的2％～6％。通过调整粘结剂使用量来改变复合涂层材料的厚度以及涂层材料与陶瓷骨架之间的界面结合力，通过调整旋涂工艺和粘合剂的参数来改善涂层的厚度和表面粗糙程度。通过实验优化后，有机粘合剂的总质量为涂层材料总质量的2％～6％时，可以在网络结构骨架的表面上涂覆30～260微米厚度的涂层材料，且结合强度高，不易造成陶瓷颗粒脱落。
具体实施方式六：
本实施方式步骤2.1所述的表面改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂及硬脂酸的一种或多种。利用表面改性剂对所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架进行表面处理能够提高与有机粘合剂的结合强度，进而提高与涂层材料的结合强度。表面改性剂的具体选取和用量可以通过实验来确定。
其他步骤和参数与具体实施方式二至五之一相同。
当通过优化实验，选择上述强度效果好的陶瓷骨架材料、涂层材料以及结合效果较好的粘结材料等制造的连续梯度网络开孔结构的金属/陶瓷复合截齿应用于煤矿用采掘机上，在硬质岩石条件下能够实现连续工作30小时以上而不失效。在工矿相同条件下，相比现有的工艺制造的截齿，本发明制造的双连续相金属/陶瓷复合截齿使用寿命提高240％～290％，并且本发明可以通过制造工艺参数的优化和后期金属热处理的可控调整进一步提高其服役寿命。同时在保证截齿头部强度的前提下，本发明能够在一定程度上节省整体材料，进而降低5％以上的制造成本。

Claims (10)

1.矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿，其特征在于，截齿的主体为三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架；三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架材料包括陶瓷粉体和烧结助剂，陶瓷粉体为碳化硼、碳化硅、硼化钛、氧化铝的一种或多种，烧结助剂为稀土类氧化物、氧化铝、氧化硅、氧化镧、氧化钇、氧化镱、氧化镨、氧化铒的两种或多种；截齿的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架从截齿齿头开始依次为齿头骨架(1)、齿中骨架(2)和齿尾骨架(3)；齿头骨架(1)、齿中骨架(2)和齿尾骨架(3)为连续的整体结构，且齿头骨架(1)的骨架孔径小于齿中骨架(2)的骨架孔径小于齿尾骨架(3)的骨架孔径；截齿的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架上涂覆有过渡层；在涂覆过渡层的三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面涂覆有涂层材料，或者在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的孔径之间浇铸有涂层材料，涂层材料为碳化钨、碳化钛、氧化锆、钴合金、镍合金、铬粉的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿，其特征在于，所述的烧结助剂为氧化铝和氧化镧的两种添加剂的复合物，氧化铝和氧化镧摩尔比例为3:1～1:2；组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的质量比为1/20～1/10。
3.根据权利要求1所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿，其特征在于，所述的烧结助剂为氧化铝和氧化钇的两种添加剂的复合物，氧化铝和氧化钇摩尔比例为3:1～1:1；组合的氧化铝/氧化钇复合添加剂与陶瓷微粉的比例为1/24～1/8。
4.根据权利要求1至3之一所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿，其特征在于，所述的涂层材料为碳化钛/低碳铬粉/碳化钨三种材料的复合物；其中，碳化钛/低碳铬粉/碳化钨复合涂层材料中，其中碳化钨质量比为10％～30％，碳化钨质量比为30～50％，低碳铬粉质量比为10％～40％。
5.根据权利要求1至3之一所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿，其特征在于，所述的涂层材料为碳化钨/低碳铬粉两种材料的复合物；其中，碳化钨/低碳铬粉复合涂层材料中，其中碳化钨质量比为50％～75％，低碳铬粉质量比为25％～50％。
6.矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架的制作：
步骤1.1、按照截齿的外形结构制造聚氨脂泡沫材料模板，聚氨脂泡沫材料模板对应的齿头骨架(1)部分的孔径小于齿中骨架(2)部分的孔径小于齿尾骨架(3)部分的骨架孔径，且聚氨脂泡沫材料模板为连续的整体结构；
步骤1.2、根据聚氨脂泡沫材料模板，利用有机泡沫浸渍法制备三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架；
步骤1.3、利用气压烧结或无压烧结方法来获得具有一定致密度的连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架结构；
步骤2、连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作：
步骤2.1、采用水基介质或乙醇基介质为溶剂，利用表面改性剂对所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架进行表面处理；
步骤2.2、利用有机粘合剂处理所述三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架，然后利用旋涂机进行旋涂处理；
步骤2.3、然后对在三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架表面均匀涂覆涂层材料，或者利用真空浇铸成型技术对三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架浇铸涂层材料；最终制作完成连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿。
7.根据权利要求6所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作方法，其特征在于，步骤1.2所述的制备三维连续梯度网络开孔结构的陶瓷骨架所用的材料包括陶瓷粉体和烧结助剂，陶瓷粉体为碳化硼、碳化硅、硼化钛、氧化铝的一种或多种，烧结助剂为稀土类氧化物、氧化铝、氧化硅、氧化镧、氧化钇、氧化镱、氧化镨、氧化铒的两种或多种。
8.根据权利要求7所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作方法，其特征在于，步骤2.3所述的涂层材料包括碳化钨、碳化钛、氧化锆、碳化锆、钴合金、镍合金、铬粉中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作方法，其特征在于，步骤2.2所述的有机粘合剂包括环氧体系陶瓷粘合剂、有机硅体系粘合剂、丙烯酸体系粘合剂的一种或多种。
10.根据权利要求6至9之一所述的矿山掘进机用连续梯度结构的金属/陶瓷复合截齿的制作方法，其特征在于，步骤2.1所述的表面改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂及硬脂酸的一种或多种。
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