CN107236890A - 一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，碳化钛20～50％，碳化钨0～15％，金属粘接相40～78％；本发明还公开了一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，包括以下步骤：(1)配料；(2)混磨；(3)干燥并掺成型剂；(4)过筛；(5)压制成型；(6)脱胶烧结；(7)焊接和磨加工。本发明提供的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料及其制备方法，所制得的材料具有优异的耐磨性能，焊接性能好，比重轻，成本低等特点，可为客户大幅度节约制造成本，同时为世界大量节约战略钨资源。

Description

一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料制备领域，尤其是一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料及其制备方法。
背景技术
混凝土输送泵，又名混凝土泵，由泵体和输送管组成。是一种利用压力，将混凝土沿管道连续输送的机械，主要应用于房建、桥梁及隧道施工。目前主要分为闸板阀混凝土输送泵和S阀混凝土输送泵。再一种就是将泵体装在汽车底盘上，再装备可伸缩或屈折的布料杆，而组成的泵车。
眼镜板和切割环是其中的核心配件，其耐磨性和可靠性直接关系到混凝土施工效率。而眼镜板和切割环材料经历了几代变迁升级：
第一代是耐磨钢堆焊，使用寿命很短；
第二代是普通硬质合金与钢基体焊接体，缺点是普通硬质合金热膨胀系数与基体钢差异大，焊接时因产生内应力而变形巨大，严重时还会导致合金开裂，生产和使用都极不稳定；
第三代是铁基硬质合金与钢基体焊接，解决了第2代产品焊接应力大的问题，现正大面积使用，但仍使用了战略钨资源，而且成本仍居高不下。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料及其制备方法，所制得的材料具有优异的耐磨性能，焊接性能好，比重轻，成本低等特点，可为客户大幅度节约制造成本，同时为世界大量节约战略钨资源。
本发明的技术方案为：一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，其特征在于：碳化钛20～50％，碳化钨0～15％，金属粘接相40～78％。
优选地，所述金属粘接相包括铁、钴、镍、锆和钼，其中各自质量百分比为，铁22～45％，钴5～10％，镍10～15％，锆0～3％，钼3～5％。
优选地，所述碳化钛的技术要求为：C含量19.5～20.5％，Ti含量79～80％，O含量＜0.5％，所述碳化钛的费氏粒度FSSS为1.5～5.0μm。
一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按质量百分比准确称量碳化钛、碳化钨和金属粘接相，经过混合均匀后形成配料；
(2)混磨：将上述配料进行湿磨得到混合均质的物料；
(3)干燥并掺成型剂：在真空条件下将料浆干燥并掺成型剂；
(4)过筛：将掺有成型剂的物料采用筛网过筛得到混合料；
(5)压制成型：将上述混合料采用模具压制成型，得到压坯；
(6)脱胶烧结：将上述压坯置于烧结炉内将压坯中的成型剂脱出，脱胶后，压坯继续置于烧结炉内进行烧结，得到烧结毛坯，其中温度按照工艺要求阶段性升温保温；
(7)焊接和磨加工：将上述烧结毛坯与眼镜板和切割环的钢基体焊接并进行精磨平面加工，最后经检查后即得到混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品。
优选地，所述步骤(2)中，湿磨是将配料添加一定比例的液体介质后置于球磨机中得到混合均匀物料，球磨时间为24～72h，球磨机转数为0.6倍临界转数，其中所述液体介质为无水乙醇，所述无水乙醇与物料比为5.6∶10，所述球磨机中的研磨介质为硬质合金球/圆柱，所述硬质合金球/圆柱的球/圆柱与物料比为8∶1。
优选地，所述步骤(3)中成型剂为硬质合金通用成型剂。
优选地，所述步骤(4)中筛网的网目为60目。
优选地，所述步骤(5)中压制成型的压力控制在500～1000kg/cm2。
优选地，所述步骤(6)中，脱胶工艺的温度阶段控制为：室温～250℃控制30min，250℃保温30min，250℃～450℃控制30min，450℃保温30min，450～800℃控制50min，800℃保温30min；烧结工艺的温度阶段控制为：800℃～1350℃控制2h，1350℃保温30min，1350℃～1450℃控制30min，1450℃保温1h。
优选地，所述步骤(7)中焊接采用铜焊工艺，焊接温度为960℃，磨加工采用平面磨床进行精磨平面加工。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明生产的第四代眼镜板和切割环产品，因使用碳化钛部分或全部替代碳化钨，大大节约了战略钨资源的使用；因碳化钛价格远远低于碳化钨，比重为为三代产品的45％，单件产品重量大幅减轻，使单件成本大幅减少；而且耐磨性比第三代产品还有进一步提高。其技术价值、经济价值和社会价值均十分显著。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，如表1：
碳化钛 20％
碳化钨 15％
铁 32％
钴 10％
镍 15％
锆 3％
钼 5％
上述铁、钴、镍、锆和钼构成金属粘接相。
一种采用实施例1所述配方的混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，包括如下步骤：
(1)配料：按质量百分比准确称量碳化钛、碳化钨和金属粘接相，经过混合均匀后形成配料。
(2)混磨：将上述配料进行湿磨得到混合均质的物料。
此步骤中，湿磨是将配料添加一定比例的液体介质后置于球磨机中得到混合均匀物料，球磨时间为24～72h，球磨机转数为0.6倍临界转数，其中所述液体介质为无水乙醇，所述无水乙醇与物料比为5.6∶10，所述球磨机中的研磨介质为硬质合金球/圆柱，所述硬质合金球/圆柱的球/圆柱与物料比为8∶1。
(3)干燥并掺成型剂：在真空条件下将料浆干燥并掺成型剂。
此步骤中，成型剂为硬质合金通用成型剂。
(4)过筛：将掺有成型剂的物料采用筛网过筛得到混合料。
此步骤中，筛网的网目为60目。
(5)压制成型：将上述混合料采用模具压制成型，得到压坯。
此步骤中，压制成型的压力控制在500～1000kg/cm2。
(6)脱胶烧结：将上述压坯置于烧结炉内将压坯中的成型剂脱出，脱胶后，压坯继续置于烧结炉内进行烧结，得到烧结毛坯，其中温度按照工艺要求阶段性升温保温。
此步骤中，脱胶工艺的温度阶段控制为：室温～250℃控制30min，250℃保温30min，250℃～450℃控制30min，450℃保温30min，450～800℃控制50min，800℃保温30min；烧结工艺的温度阶段控制为：800℃～1350℃控制2h，1350℃保温30min，1350℃～1450℃控制30min，1450℃保温1h。
(7)焊接和磨加工：将上述烧结毛坯与眼镜板和切割环的钢基体焊接并进行精磨平面加工，最后经检查后即得到混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品。
此步骤中，焊接温度为960℃，磨加工采用平面磨床进行精磨平面加工。
本发明最终制得的混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品，密度轻，密度为6～7.5g/cm3；硬度高，硬度≥HRA86；耐磨性好；节约钨资源，每套眼睛板和切割环第三代产品使用合金重量2.5～3.0kg，使用钨原料1.8～2.2kg，使用本发明材料可平均节约钨原料2kg，按每月国内市场用量5万套计算，每月可节约钨原料100吨，每年节约钨原料1200～1500吨，社会价值巨大；且促进钛行业发展，鉴于钛资源丰富，发展潜力巨大。
实施例2
一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，如表2：
表2
碳化钛 20％
碳化钨 12％
铁 35％
钴 10％
镍 15％
锆 3％
钼 5％
上述铁、钴、镍、锆和钼构成金属粘接相。
一种采用实施例2所述配方的混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，制备方法步骤完全同实施例1。
本发明最终制得的混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品，密度轻，密度为6～7.5g/cm3；硬度高，硬度≥HRA86；耐磨性好；节约钨资源，每套眼睛板和切割环第三代产品使用合金重量2.5～3.0kg，使用钨原料1.8～2.2kg，使用本发明材料可平均节约钨原料2kg，按每月国内市场用量5万套计算，每月可节约钨原料100吨，每年节约钨原料1200～1500吨，社会价值巨大；且促进钛行业发展，鉴于钛资源丰富，发展潜力巨大。
实施例3
一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，如表3：
表3
碳化钛 35％
碳化钨 10％
铁 28％
钴 10％
镍 10％
锆 2％
钼 5％
上述铁、钴、镍、锆和钼构成金属粘接相。
一种采用实施例3所述配方的混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，制备方法步骤完全同实施例1。
本发明最终制得的混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品，密度轻，密度为6～7.5g/cm3；硬度高，硬度≥HRA86；耐磨性好；节约钨资源，每套眼睛板和切割环第三代产品使用合金重量2.5～3.0kg，使用钨原料1.8～2.2kg，使用本发明材料可平均节约钨原料2kg，按每月国内市场用量5万套计算，每月可节约钨原料100吨，每年节约钨原料1200～1500吨，社会价值巨大；且促进钛行业发展，鉴于钛资源丰富，发展潜力巨大。
实施例4
一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，如表4：
表4
碳化钛 35％
碳化钨 12％
铁 28％
钴 8％
镍 10％
锆 2％
钼 5％
上述铁、钴、镍、锆和钼构成金属粘接相。
一种采用实施例4所述配方的混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，制备方法步骤完全同实施例1。
本发明最终制得的混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品，密度轻，密度为6～7.5g/cm3；硬度高，硬度≥HRA86；耐磨性好；节约钨资源，每套眼睛板和切割环第三代产品使用合金重量2.5～3.0kg，使用钨原料1.8～2.2kg，使用本发明材料可平均节约钨原料2kg，按每月国内市场用量5万套计算，每月可节约钨原料100吨，每年节约钨原料1200～1500吨，社会价值巨大；且促进钛行业发展，鉴于钛资源丰富，发展潜力巨大。
实施例5
一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，如表5：
表5
碳化钛 50％
碳化钨 5％
铁 22％
钴 7％
镍 10％
锆 2％
钼 4％
上述铁、钴、镍、锆和钼构成金属粘接相。
一种采用实施例5所述配方的混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，制备方法步骤完全同实施例1。
本发明最终制得的混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品，密度轻，密度为6～7.5g/cm3；硬度高，硬度≥HRA86；耐磨性好；节约钨资源，每套眼睛板和切割环第三代产品使用合金重量2.5～3.0kg，使用钨原料1.8～2.2kg，使用本发明材料可平均节约钨原料2kg，按每月国内市场用量5万套计算，每月可节约钨原料100吨，每年节约钨原料1200～1500吨，社会价值巨大；且促进钛行业发展，鉴于钛资源丰富，发展潜力巨大。
实施例6
一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，由以下质量百分比的原料组分制备而成，如表6：
表6
碳化钛 50％
碳化钨 8％
铁 22％
钴 6％
镍 10％
锆 1％
钼 3％
上述铁、钴、镍、锆和钼构成金属粘接相。
一种采用实施例6所述配方的混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，制备方法步骤完全同实施例1。
本发明最终制得的混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品，密度轻，密度为6～7.5g/cm3；硬度高，硬度≥HRA86；耐磨性好；节约钨资源，每套眼睛板和切割环第三代产品使用合金重量2.5～3.0kg，使用钨原料1.8～2.2kg，使用本发明材料可平均节约钨原料2kg，按每月国内市场用量5万套计算，每月可节约钨原料100吨，每年节约钨原料1200～1500吨，社会价值巨大；且促进钛行业发展，鉴于钛资源丰富，发展潜力巨大。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料组分制备而成，其特征在于：碳化钛20～50％，碳化钨0～15％，金属粘接相40～78％。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，其特征在于，所述金属粘接相包括铁、钴、镍、锆和钼，其中各自质量百分比为，铁22～45％，钴5～10％，镍10～15％，锆0～3％，钼3～5％。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料，其特征在于，所述碳化钛的技术要求为：C含量19.5～20.5％，Ti含量79～80％，O含量＜0.5％，所述碳化钛的费氏粒度FSSS为1.5～5.0μm。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：按质量百分比准确称量碳化钛、碳化钨和金属粘接相，经过混合均匀后形成配料；
(2)混磨：将上述配料进行湿磨得到混合均质的物料；
(3)干燥并掺成型剂：在真空条件下将料浆干燥并掺成型剂；
(4)过筛：将掺有成型剂的物料采用筛网过筛得到混合料；
(5)压制成型：将上述混合料采用模具压制成型，得到压坯；
(6)脱胶烧结：将上述压坯置于烧结炉内将压坯中的成型剂脱出，脱胶后，压坯继续置于烧结炉内进行烧结，得到烧结毛坯，其中温度按照工艺要求阶段性升温保温；
(7)焊接和磨加工：将上述烧结毛坯与眼镜板和切割环的钢基体焊接并进行精磨平面加工，最后经检查后即得到混凝土输送泵用眼镜板和切割环成品。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，湿磨是将配料添加一定比例的液体介质后置于球磨机中得到混合均匀物料，球磨时间为24～72h，球磨机转数为0.6倍临界转数，其中所述液体介质为无水乙醇，所述无水乙醇与物料比为5.6∶10，所述球磨机中的研磨介质为硬质合金球/圆柱，所述硬质合金球/圆柱的球/圆柱与物料比为8∶1。
6.根据权利要求4所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中成型剂为硬质合金通用成型剂。
7.根据权利要求4所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中筛网的网目为60目。
8.根据权利要求4所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中压制成型的压力控制在500～1000kg/cm2。
9.根据权利要求4所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中，脱胶工艺的温度阶段控制为：室温～250℃控制30min，250℃保温30min，250℃～450℃控制30min，450℃保温30min，450～800℃控制50min，800℃保温30min；烧结工艺的温度阶段控制为：800℃～1350℃控制2h，1350℃保温30min，1350℃～1450℃控制30min，1450℃保温1h。
10.根据权利要求4所述的一种混凝土输送泵车用眼镜板和切割环新材料制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中焊接采用铜焊工艺，焊接温度为960℃，磨加工采用平面磨床进行精磨平面加工。
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