CN108546099A - 一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法 - Google Patents

一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，包括如下步骤：首先要将氧化铬原料在高温下进行煅烧合成，再将各陶瓷原料称量配料，混合均匀，加入一定比例的水、甘油、液体石蜡混合，压膜，然后挤出成型，烘干处理，最后，在一定高温下烧成氧化铬钛陶瓷棒，本发明工艺配方及方法制得的氧化铬陶瓷棒热喷涂后形成的涂层，具有良好的结合力，且硬度高，耐磨性能良好，同时其力学性能优于氧化锆陶瓷棒热喷涂形成的涂层，具有顺畅的喷涂性能，因此具有良好的市场前景。

Description

一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷制备技术领域，具体为一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法。
背景技术
在科学技术大力发展的时代，陶瓷热喷涂技术已广泛得到应用，目前非金属材料的热喷涂主要有粉末等离子喷涂及火焰热喷涂技术，其中，等离子喷涂方法因工艺装置复杂，价格高，操作麻烦等原因应用受限，而陶瓷棒的火焰喷涂技术设备简单，通用性强，工艺方法简单，使涂层更致密，耐磨，因而得到广泛应用。
根据所使用的喷涂原料不同，火焰喷涂技术又分为粉末火焰喷涂和陶瓷棒火焰喷涂，对于粉末火焰喷涂，由于陶瓷粉末颗粒是在飞行过程中，被火焰加热的，颗粒在火焰中受到的加热时间非常短，因此在涂层中常存在未充分熔化的粒子，造成涂层不均匀，而且粉末利用率低，有相当一部分被高气速吹走；而陶瓷棒火焰喷涂通常是通常高温氧气、乙炔将陶瓷棒端头熔融，形成陶瓷液滴，然后再喷射到工件的表面，形成均匀致密的陶瓷涂层。由于液滴在撞击工件表面时仍为液态，而且被加速到大约80米/秒的速度，首先很大的热能和动能打到工件基体表面，因此，可与基体间形成性能优良的陶瓷涂层，所以，陶瓷棒火焰喷涂是一项实用有效的陶瓷喷涂技术。
而现有的火焰喷涂用陶瓷棒大多利用氧化锆作为主料加工而成，而这种氧化锆陶瓷棒虽然具有良好的耐高温和隔热的效果，但最终形成的涂层耐磨性能，以及涂层的致密性不佳，因此不适用于现在兴起的新能源汽车和高铁的高速运转的轴类部件上，为了使氧化铬涂层更致密，更耐磨，本发明提供了一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，解决了目前的火焰喷涂用氧化锆陶瓷棒形成的涂层不够致密、硬度差以及耐磨效果不佳的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：将主料Cr2O3放入电炉中，在1750℃高温条件下煅烧合成熟料，然后将Cr2O3熟料，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO均筛分至80目以下备用；
(2)配料：将步骤(1)中各原料按照质量份数：90.03份Cr2O3、3.05份Al2O3、6.01份SiO2、0.27份Fe203、0.16份TiO2、0.15份MgO、以及1.08份CaO，同时需加入0.8份的PHMC黏合剂，进行配料；
(3)混料：按照步骤(2)中各原料质量份数，依次将各原料置于球磨机中进行混料，以及进一步混合研磨，混合时间设置为4-5h；
(4)均化：将混合完成的各粉料取出后置于搅拌罐中，然后依次加入4份油酸，11份水、1份液体石蜡以及0.35份甘油，且上述液体辅料均为质量份数，进行搅拌均化10-15min；
(5)压膜：将均化后的湿料放入对辊压膜机中压膜，进一步均化混合，并加大各原料之间的结合密度；
(6)挤出成型：将压膜完成后的混合料，置于挤出机中挤出成型，得到直径为6.3-6.5mm的长棒状结构，而后截断得到长度为623-627mm的陶瓷棒状坯料；
(7)烘干：将挤出成型的陶瓷棒状坯料置于烘箱中烘干2-3h备用，且烘干温度设置为148-152℃；
(8)高温烧结：将烘干后的陶瓷棒状坯料置于专用窑炉中，经1400℃高温烧结成深墨绿色陶瓷棒；
(9)成品精加工：将烧结而成的深墨绿色陶瓷棒，用数控磨床精加工至外径为6.20-6.23mm的棒状标准件，然后包装成成品即可。
优选的，经步骤(3)混合研磨后，使Cr2O3粒度范围小于30μm，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO粒度范围小于10μm。
优选的，步骤(4)中搅拌罐的转速具体设置为60r/min。
(三)有益效果
本发明提供了一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，具备以下有益效果：
本发明工艺配方及方法制得的氧化铬陶瓷棒热喷涂后形成的涂层，具有良好的结合力，且硬度高，耐磨性能良好，同时其力学性能优于其他诸如氧化锆陶瓷棒热喷涂形成的涂层；且该氧化铬陶瓷棒具有顺畅的喷涂性能；因此，该工艺方法制得的氧化铬陶瓷棒具有良好的市场前景，如应用到现代新能源汽车以及高铁等高速运转的轴类部件上，保证其运转时速能够达到10-20万r/min，提高其提速以及高速运转性能，为现代新能源汽车及高铁的稳定提速做出突出贡献；综上，本发明工艺配方及方法制得的氧化铬陶瓷棒，是一种能够提升传统氧化锆陶瓷棒的耐磨性、致密性以及力学性能的新型火焰热喷涂陶瓷棒产品。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：将主料Cr2O3放入电炉中，在1750℃高温条件下煅烧合成熟料，然后将Cr2O3熟料，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO均筛分至80目以下备用；
(2)配料：将步骤(1)中各原料按照质量份数：90.03份Cr2O3、3.05份Al2O3、6.01份SiO2、0.27份Fe203、0.16份TiO2、0.15份MgO、以及1.08份CaO，同时需加入0.8份的PHMC黏合剂，进行配料；
(3)混料：按照步骤(2)中各原料质量份数，依次将各原料置于球磨机中进行混料，以及进一步混合研磨，混合时间设置为4h，使Cr2O3粒度范围小于30μm，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO粒度范围小于10μm。
(4)均化：将混合完成的各粉料取出后置于搅拌罐中，然后依次加入4份油酸，11份水、1份液体石蜡以及0.35份甘油，且上述液体辅料均为质量份数，进行搅拌均化10min，其中搅拌罐的转速具体设置为60r/min；
(5)压膜：将均化后的湿料放入对辊压膜机中压膜，进一步均化混合，并加大各原料之间的结合密度；
(6)挤出成型：将压膜完成后的混合料，置于挤出机中挤出成型，得到直径为6.3-6.5mm的长棒状结构，而后截断得到长度为623-627mm的陶瓷棒状坯料；
(7)烘干：将挤出成型的陶瓷棒状坯料置于烘箱中烘干2h备用，且烘干温度设置为148℃；
(8)高温烧结：将烘干后的陶瓷棒状坯料置于专用窑炉中，经1400℃高温烧结成深墨绿色陶瓷棒；
(9)成品精加工：将烧结而成的深墨绿色陶瓷棒，用数控磨床精加工至外径为6.20-6.23mm的棒状标准件，然后包装成成品即可。
实施例2
一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：将主料Cr2O3放入电炉中，在1750℃高温条件下煅烧合成熟料，然后将Cr2O3熟料，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO均筛分至80目以下备用；
(2)配料：将步骤(1)中各原料按照质量份数：90.03份Cr2O3、3.05份Al2O3、6.01份SiO2、0.27份Fe203、0.16份TiO2、0.15份MgO、以及1.08份CaO，同时需加入0.8份的PHMC黏合剂，进行配料；
(3)混料：按照步骤(2)中各原料质量份数，依次将各原料置于球磨机中进行混料，以及进一步混合研磨，混合时间设置为4.5h，使Cr2O3粒度范围小于30μm，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO粒度范围小于10μm。
(4)均化：将混合完成的各粉料取出后置于搅拌罐中，然后依次加入4份油酸，11份水、1份液体石蜡以及0.35份甘油，且上述液体辅料均为质量份数，进行搅拌均化12min，其中搅拌罐的转速具体设置为60r/min；
(5)压膜：将均化后的湿料放入对辊压膜机中压膜，进一步均化混合，并加大各原料之间的结合密度；
(6)挤出成型：将压膜完成后的混合料，置于挤出机中挤出成型，得到直径为6.3-6.5mm的长棒状结构，而后截断得到长度为623-627mm的陶瓷棒状坯料；
(7)烘干：将挤出成型的陶瓷棒状坯料置于烘箱中烘干2.5h备用，且烘干温度设置为150℃；
(8)高温烧结：将烘干后的陶瓷棒状坯料置于专用窑炉中，经1400℃高温烧结成深墨绿色陶瓷棒；
(9)成品精加工：将烧结而成的深墨绿色陶瓷棒，用数控磨床精加工至外径为6.20-6.23mm的棒状标准件，然后包装成成品即可。
实施例3
一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料：将主料Cr2O3放入电炉中，在1750℃高温条件下煅烧合成熟料，然后将Cr2O3熟料，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO均筛分至80目以下备用；
(2)配料：将步骤(1)中各原料按照质量份数：90.03份Cr2O3、3.05份Al2O3、6.01份SiO2、0.27份Fe203、0.16份TiO2、0.15份MgO、以及1.08份CaO，同时需加入0.8份的PHMC黏合剂，进行配料；
(3)混料：按照步骤(2)中各原料质量份数，依次将各原料置于球磨机中进行混料，以及进一步混合研磨，混合时间设置为5h，使Cr2O3粒度范围小于30μm，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO粒度范围小于10μm。
(4)均化：将混合完成的各粉料取出后置于搅拌罐中，然后依次加入4份油酸，11份水、1份液体石蜡以及0.35份甘油，且上述液体辅料均为质量份数，进行搅拌均化15min，其中搅拌罐的转速具体设置为60r/min；
(5)压膜：将均化后的湿料放入对辊压膜机中压膜，进一步均化混合，并加大各原料之间的结合密度；
(6)挤出成型：将压膜完成后的混合料，置于挤出机中挤出成型，得到直径为6.3-6.5mm的长棒状结构，而后截断得到长度为623-627mm的陶瓷棒状坯料；
(7)烘干：将挤出成型的陶瓷棒状坯料置于烘箱中烘干3h备用，且烘干温度设置为152℃；
(8)高温烧结：将烘干后的陶瓷棒状坯料置于专用窑炉中，经1400℃高温烧结成深墨绿色陶瓷棒；
(9)成品精加工：将烧结而成的深墨绿色陶瓷棒，用数控磨床精加工至外径为6.20-6.23mm的棒状标准件，然后包装成成品即可。
对上述1-3实施例制备方法得出的氧化铬陶瓷棒标准件进行性能测试分析，结果如下：
根据上表氧化铬陶瓷棒性能测试结果可知，本发明工艺配方及方法制得的氧化铬陶瓷棒热喷涂后形成的涂层，具有良好的结合力，且硬度高，耐磨性能良好，同时其力学性能优于其他诸如氧化锆陶瓷棒热喷涂形成的涂层；且该氧化铬陶瓷棒具有顺畅的喷涂性能；因此，该工艺方法制得的氧化铬陶瓷棒具有良好的市场前景，如应用到现代新能源汽车以及高铁等高速运转的轴类部件上，保证其运转时速能够达到10-20万r/min，提高其提速以及高速运转性能，为现代新能源汽车及高铁的稳定提速做出突出贡献。
综上所述，本发明工艺配方及方法制得的氧化铬陶瓷棒，是一种能够提升传统氧化锆陶瓷棒的耐磨性、致密性以及力学性能的新型火焰热喷涂陶瓷棒产品。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)备料：将主料Cr2O3放入电炉中，在1750℃高温条件下煅烧合成熟料，然后将Cr2O3熟料，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO均筛分至80目以下备用；
(2)配料：将步骤(1)中各原料按照质量份数：90.03份Cr2O3、3.05份Al2O3、6.01份SiO2、0.27份Fe203、0.16份TiO2、0.15份MgO、以及1.08份CaO，同时需加入0.8份的PHMC黏合剂，进行配料；
(3)混料：按照步骤(2)中各原料质量份数，依次将各原料置于球磨机中进行混料，以及进一步混合研磨，混合时间设置为4-5h；
(4)均化：将混合完成的各粉料取出后置于搅拌罐中，然后依次加入4份油酸，11份水、1份液体石蜡以及0.35份甘油，且上述液体辅料均为质量份数，进行搅拌均化10-15min；
(5)压膜：将均化后的湿料放入对辊压膜机中压膜，进一步均化混合，并加大各原料之间的结合密度；
(6)挤出成型：将压膜完成后的混合料，置于挤出机中挤出成型，得到直径为6.3-6.5mm的长棒状结构，而后截断得到长度为623-627mm的陶瓷棒状坯料；
(7)烘干：将挤出成型的陶瓷棒状坯料置于烘箱中烘干2-3h备用，且烘干温度设置为148-152℃；
(8)高温烧结：将烘干后的陶瓷棒状坯料置于专用窑炉中，经1400℃高温烧结成深墨绿色陶瓷棒；
(9)成品精加工：将烧结而成的深墨绿色陶瓷棒，用数控磨床精加工至外径为6.20-6.23mm的棒状标准件，然后包装成成品即可。
2.根据权利要求1所述的一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，其特征在于：经步骤(3)混合研磨后，使Cr2O3粒度范围小于30μm，辅料Al2O3、SiO2、Fe203、TiO2、MgO、以及CaO粒度范围小于10μm。
3.根据权利要求1所述的一种火焰喷涂用氧化铬陶瓷棒的制备方法，其特征在于：步骤(4)中搅拌罐的转速具体设置为60r/min。
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