CN108840668A - 一种耐磨材料 - Google Patents

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Abstract

一种耐磨材料，涉及矿山开采行业中过流部位用的耐磨陶瓷，其特征在于该耐磨材料的组成包括：电熔法制备的氧化锆粉、α‑Al2O3粉、氧化钇粉作为必备原材料；氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化硅作为添加剂；混料过程中的粘结剂。本发明选用了低成本的电熔氧化锆，采用上述添加剂和原材料，所制备出的制品烧结性能较好，材料结构致密，无明显宏观缺陷和显微结构开裂。性能测试结果表明，此复合材料具有较高的断裂韧性、硬度和抗折强度等力学性能，因而具有良好的耐磨性，达到了矿山开采行业中溜槽、料斗等各过流部位服役性能的要求，降低了国内外企业的材料使用成本。

Description

一种耐磨材料
技术领域
本发明属于矿山开采领域，涉及一种耐磨陶瓷材料，特别是氧化锆增韧氧化铝材料（简称ZTA材料）。
背景技术
矿山开采领域里，过流设备因承担着矿石原材料的破碎、运输、分选、球磨等任务，对其与矿石原料接触部位需要具有较高的耐冲击和耐磨性能的要求。现有矿山开采设备主要采用高铬铸铁或高锰钢为耐磨材料，由于其硬度、弹性模量低于矿石原材料，造成设备损耗严重，维护量大，服役寿命不高。因此，选用性能较好、成本可控的耐磨材料，是决定矿山开采效率、降低生产成本、走可持续发展的必由之路。
工程陶瓷材料，其硬度比金属材料高，具有抗压强度大，耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等一系列优点，成为耐磨材料中的首选材料。氧化铝陶瓷，除了具备陶瓷本身优点外，其莫氏硬度（9）仅次于金刚石，在陶瓷材料中具有较高的硬度。但从磨损的角度看，不仅需要材料具有较高的硬度，而且还需要较高的韧性，才能达到理想的耐磨效果，而氧化铝陶瓷的晶体结构是等轴晶系八面体结构，具有陶瓷材料固有的脆性。氧化锆材料具有三种晶体结构，其中在1170°C温度点，会有单斜相（m）和四方相（t）相互之间晶体转变，伴随5%-7%体积转变，可阻挡裂纹快速扩展，具有良好韧性。因此，国内外很多学者，将氧化锆引入氧化铝材料中，使氧化铝陶瓷具有一定韧性。由于ZTA材料具备优良的强度与韧性，除应用于选矿行业之外，还被大量应用于大功率发电机、精密机械加工、电子信息等先进技术的关键部件。目前氧化锆主要由电熔法和化学法生产，其中电熔锆市场价3-4w每吨，化学锆8-10万每吨，如果能以低成本的电熔锆生产出性价优异的ZTA材料，无疑具有非常广阔的应用前景。
专利CN101073939B提出了一种高性能氧化锆增韧氧化铝全陶瓷网纹管及其制造方法，但其采用凝胶注模法，工艺流程复杂，成型困难，不适合大批量矿山开采用氧化锆增韧氧化铝材料的应用。专利CN104909727B提出了一种亚微米氧化锆增韧氧化铝粉体及其陶瓷的制备方法，其首先煅烧得到ZTA粉体，然后喷雾干燥获得0.2-0.8μm（单位有误）的亚微米ZTA粉体，最后再压制成型、煅烧获得高致密度陶瓷，其生产过程经过两步煅烧，成本高，且亚微米级ZTA粉体难以获得，工艺控制难度大。专利CN103922705B提出一种低温烧结氧化锆增韧氧化铝材料及其制备方法，通过一次喷雾造粒得到氧化锆和氧化铝混合粉体，再添加Y2O3-TiO2-SiO2复合过冷熔体经二次喷涂干燥得到二次混合粉体，压制成型后获得在低温1350-1450℃下烧结的高性能氧化锆增韧氧化铝材料，此工艺需经过二次喷雾造粒过程，流程长、成本高。专利CN1152844C提出了一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷的低温液相烧结方法，通过添加CaO-Al2O3-SiO2玻璃助剂，实现1350-1420℃低温液相烧结，控制烧结晶粒长大，获得强度为422-619MPa，韧性为5.24-7.15 MPa·m1/2的致密烧结体。综上所述，以化学氧化锆为原料的ZTA耐磨材料，适合在服役性能要求苛刻的领域和环境中使用。但由于其原料价格较贵，且制备工艺复杂，而无法在矿山领域里进行大规模推广应用。因此，急需开发出低成本且力学性能达标的ZTA耐磨陶瓷。
目前，在矿山开采应用领域里，关于以电熔法和化学法氧化锆为原材料的氧化锆增韧氧化铝相关专利几乎没有报道。本发明拟开发一种矿山开采领域用低成本氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料，针对现有ZTA材料大多采用化学锆为原料，采用两次或多次喷雾制粉等工艺制备ZTA或亚微米级ZTA粉体，制备流程长、成本高等问题，开发出基于电熔锆为原料的低成本ZTA材料制备技术，并通过添加氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化硅等添加剂，以改善材料的烧结性能和组织结构，经一次湿法球磨、造粒、干压成型、煅烧等工序，最终得到低成本、高致密度、高强韧性的矿山机械用耐磨材料，其制品的强度、韧性和硬度均达到矿山开采领域对耐磨材料服役性能的要求。
发明内容
本发明选用低成本的电熔氧化锆作为原料，并设计出合理配方，满足高韧性和耐磨性要求。
本发明提供一种耐磨材料，一种耐磨材料，其特征在于该耐磨材料的组分包括：电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3粉、氧化钇粉和添加剂，所述添加剂为氧化镁、氧化钛、氧化硅、氧化铬中的一种或几种形成的复合添加剂；所述电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3粉、氧化钇粉与所述添加剂混合均匀。 进一步的，氧化锆质量分数为10wt.%-25wt.%；氧化铝质量分数为85wt.%-65wt.%；氧化钇质量分数为0wt.%-8wt.%；氧化镁质量分数为0wt.%-3wt.%；氧化钛质量分数为0wt.%-2wt.%；氧化硅0wt.%-2wt.%；氧化铬质量分数为0wt.%-5wt.%。
进一步的，所述组分的材料粒度分别为：电熔氧化锆D50为0.5-4μm；α-Al2O3粉D50为0.4-4μm；氧化钇粉D50为0.8-3μm；氧化镁D50为1-2μm；氧化钛D50为0.8-2μm；氧化硅D50为1-5μm；氧化铬D50为0.8-3μm。
进一步的，所述粘结剂是PVA、CMC、PEG中的一种，质量分数为0.5-2wt.%。
进一步的，所述耐磨材料的密度在3.8-4.2g/cm3之间；强度在200MPa-500MPa之间；断裂韧性在4-8MPa·m1/2之间。
本发明还提供一种所述耐磨材料的制备方法，包括以下步骤：
将电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3和氧化钇粉作为必备原材料，氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化硅作为添加剂，将必备原材料和添加剂均匀混合，加入粘结剂，并进行湿法球磨、烘干、手工造粒工序，干压成型至一定形状生坯，然后置于高温炉中进行煅烧，最终得到成品。
进一步的，所述干压成型是一次液压机干压成型或冷等静压干压成型，或先液压机干压成型，再进行冷等静压干压处理。
进一步的，所述高温煅烧，其煅烧温度在1500℃-1650℃之间，其保温时间在3h-6h之间，冷却速率控制在2-6℃/min之间。
进一步的，所述成品的形状是长方体、正方体、圆柱体中的一种。
一种耐磨材料的用途，其特征在于所述耐磨材料主要用于矿山开采设备。
本发明可制备出外观无开裂、崩边，组织结构致密的ZTA耐磨材料，其物理性能（抗折强度、断裂韧性），满足矿山开采行业中过流部位对耐磨材料的性能要求。
附图说明
图1为矿山开采行业用ZTA产品形貌图；
图2为该ZTA产品显微组织结构图。
具体实施方式
本发明提供一种耐磨材料，其特征在于该耐磨材料的组成包括：电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3粉、氧化钇粉和添加剂，所述添加剂为氧化镁、氧化钛、氧化硅、氧化铬作中的一种或几种形成的复合添加剂；所述电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3粉、氧化钇粉与所述添加剂混合均匀。所述添加剂中氧化镁质量分数为0wt.%-3wt.%；氧化钛质量分数为0wt.%-2wt.%；氧化铬质量分数为0wt.%-5wt.%；氧化硅0wt.%-2wt.%。该添加剂能够进一步降低ZTA材料的烧结温度，满足生产过程中效率最大化、成本最低的原则，同时该添加剂还可使该材料的强度和韧性进一步提高，达到以化学锆原材料作为ZTA产品相应的性能要求； 氧化锆质量分数为10wt.%-25wt.%；氧化铝质量分数为85wt.%-65wt.%；氧化钇质量分数为0wt.%-8wt.%。所述必备原材料和所述添加剂的材料粒度分别为：电熔氧化锆D50为0.5-4μm；α-Al2O3粉D50为0.4-4μm；氧化钇粉D50为0.8-3μm；氧化镁D50为1-2μm；氧化钛D50为0.8-2μm；氧化硅D50为1-5μm；氧化铬D50为0.8-3μm。所述添加剂是氧化镁、氧化钛、氧化铬中的一种或多种。所述粘结剂是PVA、CMC、PEG中的一种，质量分数为0.5-2wt.%。所述耐磨材料的密度在3.8-4.2g/cm3之间；强度在200MPa-500MPa之间；断裂韧性在4-8MPa·m1/2之间。
本发明还提供一种所述耐磨材料的制备方法，包括以下步骤：
将电熔法制备的氧化锆、α-Al2O3和氧化钇粉作为必备原材料，氧化镁、氧化钛、氧化铬作为添加剂，将必备原材料和添加剂均匀混合，加入粘结剂，并进行湿法球磨、烘干、手工造粒工序，干压成型至一定形状生坯，然后置于高温炉中进行煅烧，最终得到成品。所述干压成型是一次液压机干压成型或冷等静压干压成型，或先液压机干压成型，再进行冷等静压干压处理。所述高温煅烧，其煅烧温度在1500℃-1650℃之间，其保温时间在3h-6h之间，冷却速率控制在2-6℃/min之间。所述成品的形状是长方体、正方体、圆柱体中的一种。
实施例1
选取原材料10wt.%电熔氧化锆（D50=1μm）、85wt.%氧化铝（D50=2μm）、4.5wt.%氧化钇（D50=2μm）和添加剂0.5wt.%氧化镁（D50=2μm）为原材料，以质量分数为耐磨材料的1wt.%的PVA为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，在500t液压机上干压成型，置于1600°C高温烧结炉中进行煅烧，以2°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.15g/cm3、强度为250MPa、断裂韧性为4.5KPa·m1/2。
实施例2
选取原材料20wt.%电熔氧化锆（D50=1.5μm）、75wt.%氧化铝（D50=1μm）、2wt.%氧化钇（D50=1μm）和添加剂3wt.%氧化镁（D50=2μm）为原材料，以质量分数为耐磨材料的1wt.%的PVA为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，在500t液压机上干压成型，置于1650°C高温烧结炉中进行煅烧，以3°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.2g/cm3、强度为260MPa、断裂韧性为4.8KPa·m1/2。
实施例3
选取原材料15wt.%电熔氧化锆（D50=2μm）、80wt.%氧化铝（D50=2μm）、3wt.%氧化钇（D50=1μm）和添加剂1.5wt.%氧化镁（D50=2μm）、0.5wt.%氧化钛（D50=1μm）为原材料，以质量分数为耐磨材料的1.5wt.%的PEG为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，在500t液压机上干压成型，置于1550°C高温烧结炉中进行煅烧，以5°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.2g/cm3、强度为300MPa、断裂韧性为6KPa·m1/2。
实施例4
选取原材料25wt.%电熔氧化锆（D50=0.8μm）、65wt.%氧化铝（D50=0.8μm）、5.5wt.%氧化钇（D50=1μm）和添加剂4wt.%氧化镁（D50=2μm）、0.5wt.%氧化钛（D50=1μm）为原材料，以1wt.%的PEG为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，在500t液压机上干压成型，再置于冷等静压机中进行120MPa二次压制，然后置于1600°C高温烧结炉中进行煅烧，以5°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.25g/cm3、强度为400MPa、断裂韧性为7KPa·m1/2。
实施例5
选取原材料20wt.%电熔氧化锆（D50=2.5μm）、75.5wt.%氧化铝（D50=0.7μm）、4wt.%氧化钇（D50=0.8μm）和添加剂0.5wt.%氧化钛（D50=1μm）为原材料，以1.5wt.%的PVA为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，在500t液压机上干压成型，置于1650°C高温烧结炉中进行煅烧，以5°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.05g/cm3、强度为200MPa、断裂韧性为5.5KPa·m1/2。
实施例6
选取原材料17wt.%电熔氧化锆（D50=2μm）、75wt.%氧化铝（D50=2μm）、4wt.%氧化钇（D50=1μm）和添加剂3wt.%氧化镁（D50=2μm）、1wt.%氧化钛（D50=1μm）为原材料，以1.5wt.%的PEG为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，在500t液压机上干压成型，再置于冷等静压机中进行150MPa二次压制，然后置于1600°C高温烧结炉中进行煅烧，以5°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.18g/cm3、强度为350MPa、断裂韧性为4.5KPa·m1/2。
实施例7
选取原材料16wt.%电熔氧化锆（D50=2.5μm）、77wt.%氧化铝（D50=1μm）、2wt.%氧化钇（D50=1μm）和添加剂0.5wt.%氧化钛（D50=0.8μm）、3.5wt.%氧化铬（D50=0.8μm）为原材料，以1.5wt.%的PEG为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，直接在500t液压机上干压成型，压制压力为150MPa，然后置于1630°C高温烧结炉中进行煅烧，以3°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.2g/cm3、强度为380MPa、断裂韧性为4KPa·m1/2。
实施例8
选取原材料16wt.%电熔氧化锆（D50=2μm）、77wt.%氧化铝（D50=1.5μm）、2wt.%氧化钇（D50=1μm）和添加剂0.5wt.%氧化钛（D50=0.6μm）、3.5wt.%氧化铬（D50=0.8μm）为原材料，以1.5wt.%的PVA为粘结剂，经过湿法球磨、干燥等工序，直接在500t液压机上干压成型，压制压力为150MPa，然后置于1630°C高温烧结炉中进行煅烧，以3°C/min速率降温，最终获得成品，其密度为4.25g/cm3、强度为400MPa、断裂韧性为4.8KPa·m1/2。

Claims (10)

1.一种耐磨材料，其特征在于该耐磨材料的组分包括：电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3粉、氧化钇粉和添加剂，所述添加剂为氧化镁、氧化钛、氧化硅、氧化铬中的一种或几种形成的复合添加剂，所述电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3粉、氧化钇粉与所述添加剂混合均匀。
2.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于氧化锆质量分数为10wt.%-25wt.%；氧化铝质量分数为85wt.% -65wt.%；氧化钇质量分数为0wt.%-8wt.%；氧化镁质量分数为0wt.%-3wt.%；氧化钛质量分数为0wt.%-2wt.%；氧化硅0wt.%-2wt.%；氧化铬质量分数为0wt.%-5wt.%。
3.根据权利要求2所述的耐磨材料，其特征在于所述组分的材料粒度分别为：电熔氧化锆D50为0.5-3μm；α-Al2O3粉D50为0.4-4μm；氧化钇粉D50为0.8-3μm；氧化镁D50为1-2μm；氧化钛D50为0.8-2μm；氧化硅D50为1-5μm；氧化铬D50为0.8-3μm。
4.根据权利要求3所述的耐磨材料，其特征在于所述粘结剂是PVA、CMC、PEG中的一种，质量分数为0.5-2wt.%。
5.根据权利要求4所述的耐磨材料，其特征在于所述耐磨材料的密度在3.8-4.2g/cm3之间；强度在200MPa-500MPa之间；断裂韧性在4-8MPa·m1/2之间。
6.如权利要求1-5任一项所述的耐磨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电熔法制备的氧化锆粉、α-Al2O3和氧化钇粉作为必备原材料，氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化硅作为添加剂，将必备原材料和添加剂均匀混合，加入粘结剂，并进行湿法球磨、烘干、手工造粒工序，干压成型至一定形状生坯，然后置于高温炉中进行煅烧，最终得到成品。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述干压成型是一次液压机干压成型或冷等静压干压成型，或先液压机干压成型，再进行冷等静压干压处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述高温煅烧，其煅烧温度在1500℃-1650℃之间，其保温时间在3h-6h之间，冷却速率控制在2-6℃/min之间。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述成品的形状是长方体、正方体、圆柱体中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种耐磨材料的用途，其特征在于所述耐磨材料用于矿山开采设备。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112573915A (zh) * 2020-07-27 2021-03-30 牧雅阀门有限公司 高性能特种陶瓷材料及其制备方法
CN113666759A (zh) * 2021-09-18 2021-11-19 郑州荣盛窑炉耐火材料有限公司 一种回转窑用抗侵蚀耐磨陶瓷喷涂料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1673172A (zh) * 2005-03-11 2005-09-28 天津大学 抽油泵用复相氧化物陶瓷泵筒的制备方法
CN101143783A (zh) * 2007-08-24 2008-03-19 湖南泰鑫瓷业有限公司 一种氧化锆增韧莫来石陶瓷材料及制备方法
CN102364030A (zh) * 2011-08-26 2012-02-29 四川深远石油钻井工具有限公司 旋切方式破岩的钻头
CN103274673A (zh) * 2013-05-24 2013-09-04 河南省耕生高温材料有限公司 稀土掺杂的Al2O3/ZrO2复合材料及陶瓷缸套的制备方法
CN104193307A (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 淄博市周村磊宝耐火材料有限公司 低成本氧化锆增韧氧化铝陶瓷造粒粉的制备方法
CN106673626A (zh) * 2017-01-23 2017-05-17 郑州玉发精瓷科技有限公司 用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1673172A (zh) * 2005-03-11 2005-09-28 天津大学 抽油泵用复相氧化物陶瓷泵筒的制备方法
CN101143783A (zh) * 2007-08-24 2008-03-19 湖南泰鑫瓷业有限公司 一种氧化锆增韧莫来石陶瓷材料及制备方法
CN102364030A (zh) * 2011-08-26 2012-02-29 四川深远石油钻井工具有限公司 旋切方式破岩的钻头
CN103274673A (zh) * 2013-05-24 2013-09-04 河南省耕生高温材料有限公司 稀土掺杂的Al2O3/ZrO2复合材料及陶瓷缸套的制备方法
CN104193307A (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 淄博市周村磊宝耐火材料有限公司 低成本氧化锆增韧氧化铝陶瓷造粒粉的制备方法
CN106673626A (zh) * 2017-01-23 2017-05-17 郑州玉发精瓷科技有限公司 用于生产自增韧氧化铝耐磨陶瓷的低成本氧化铝粉体材料

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112573915A (zh) * 2020-07-27 2021-03-30 牧雅阀门有限公司 高性能特种陶瓷材料及其制备方法
CN113666759A (zh) * 2021-09-18 2021-11-19 郑州荣盛窑炉耐火材料有限公司 一种回转窑用抗侵蚀耐磨陶瓷喷涂料及其制备方法

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