CN108993841A - 一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法 - Google Patents

一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将异丙醇铝和表面活性剂溶于异丙醇中，加入螯合剂，超声使其均匀分散，然后缓慢滴加体积比为3:1的异丙醇和蒸馏水混合液，在60～80℃下反应12～24h，得到氧化铝溶胶；(2)向上述氧化铝溶胶中加入一定量的钛镍基合金粉，超声分散1～3h，球磨0.5～1.5h，于110～130℃温度下烘干，加入分散剂，球磨0.5～1.5h，过60～80目筛，得到混合粉末；(3)将上述混合粉末喷涂在表面经过喷砂预处理的金属基体上，控制涂层的厚度为0.1～0.5mm，得到耐磨型氧化铝复合材料。本发明中的耐磨型氧化铝复合材料力学性能优良，通过加入氧化铝使该复合材料具有较好的耐磨性。

Description

一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，特别是涉及一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法。
背景技术
工业技术的快速发展使得工程设备及构件的服役条件愈加严苛。因此对于材料性能的要求也愈加严苛。比如材料必须具有抗高温、耐磨减摩、耐腐蚀、抗热震、抗疲劳等一种或者多种优良性能。然而单纯的金属材料在高温抗氧化、耐腐蚀，耐磨减摩等方面的表现无法满足服役条件的要求，减少了工程设备的使用寿命，限制了其使用环境。例如在煤矿工业中，煤矿机械等井下设备是在摩擦、腐蚀、高速冲击、振动、以及重载等恶劣工况环境下长时间工作，煤矿机械特别是采掘设备以及支护设备的磨损失效行为十分严重；在冶金电力行业中，机械设备、管道的服役条件更加恶劣，尤其是电厂内的一些管道，同时在高温和磨损服役条件下，磨损得非常厉害，严重的可能出现爆管现象。目前，为防止工装设备及零部件在较为恶劣的环境下工作时产生表面磨损和腐蚀等整体破坏，对工装设备及零部件表面改性以及在其表面涂覆涂层等技术已成为工装设备及零部件表面保护的最重要，最经济的防护措施。
为此，有必要针对上述问题，提出一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将异丙醇铝和表面活性剂溶于异丙醇中，加入螯合剂，超声使其均匀分散，然后缓慢滴加体积比为3:1的异丙醇和蒸馏水混合液，在60～80℃下反应12～24h，得到氧化铝溶胶；
(2)向上述氧化铝溶胶中加入一定量的钛镍基合金粉，超声分散1～3h，球磨0.5～1.5h，于110～130℃温度下烘干，加入分散剂，球磨0.5～1.5h，过60～80目筛，得到混合粉末；
(3)将上述混合粉末喷涂在表面经过喷砂预处理的金属基体上，控制涂层的厚度为0.1～0.5mm，得到耐磨型氧化铝复合材料。
优选的，上述步骤(1)中，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为10～20:3～8:1。
优选的，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为15:5:1。
优选的，上述步骤(1)中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵；所述螯合剂为乙酰乙酸乙酯。
优选的，上述步骤(2)中，所述混合粉末中钛镍基合金粉的质量分数为60～70％。
优选的，上述步骤(2)中，所述分散剂为丹宁酸。
优选的，上述步骤(3)中，所述涂层的厚度为0.25mm。
优选的，上述步骤(3)中，喷涂过程中的喷距为80～100mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的耐磨型氧化铝复合材料力学性能优良，通过加入氧化铝使该复合材料具有较好的耐磨性。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将异丙醇铝和表面活性剂溶于异丙醇中，加入螯合剂，超声使其均匀分散，然后缓慢滴加体积比为3:1的异丙醇和蒸馏水混合液，在60～80℃下反应12～24h，得到氧化铝溶胶；
(2)向上述氧化铝溶胶中加入一定量的钛镍基合金粉，超声分散1～3h，球磨0.5～1.5h，于110～130℃温度下烘干，加入分散剂，球磨0.5～1.5h，过60～80目筛，得到混合粉末；
(3)将上述混合粉末喷涂在表面经过喷砂预处理的金属基体上，控制涂层的厚度为0.1～0.5mm，得到耐磨型氧化铝复合材料。
其中，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为10～20:3～8:1，优选的，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为15:5:1；所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵；所述螯合剂为乙酰乙酸乙酯；所述混合粉末中钛镍基合金粉的质量分数为60～70％，优选的，所述混合粉末中钛镍基合金粉的质量分数为65％；所述分散剂为丹宁酸；所述涂层的厚度为0.25mm；喷涂过程中的喷距为80～100mm，优选的，喷涂过程中的喷距为90mm。
下述以具体地实施例进行说明本发明中的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法。
实施例1
(1)将异丙醇铝和表面活性剂溶于异丙醇中，加入螯合剂，超声使其均匀分散，然后缓慢滴加体积比为3:1的异丙醇和蒸馏水混合液，在60℃下反应12h，得到氧化铝溶胶，其中，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为10:3:1；
(2)向上述氧化铝溶胶中加入一定量的钛镍基合金粉，超声分散1h，球磨0.5h，于110℃温度下烘干，加入分散剂，球磨0.5h，过60目筛，得到混合粉末；
(3)将上述混合粉末喷涂在表面经过喷砂预处理的金属基体上，控制涂层的厚度为0.1mm，得到耐磨型氧化铝复合材料。
实施例2
(1)将异丙醇铝和表面活性剂溶于异丙醇中，加入螯合剂，超声使其均匀分散，然后缓慢滴加体积比为3:1的异丙醇和蒸馏水混合液，在70℃下反应18h，得到氧化铝溶胶，其中，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为15:5:1；
(2)向上述氧化铝溶胶中加入一定量的钛镍基合金粉，超声分散2h，球磨1h，于120℃温度下烘干，加入分散剂，球磨1h，过70目筛，得到混合粉末；
(3)将上述混合粉末喷涂在表面经过喷砂预处理的金属基体上，控制涂层的厚度为0.25mm，得到耐磨型氧化铝复合材料。
实施例3
(1)将异丙醇铝和表面活性剂溶于异丙醇中，加入螯合剂，超声使其均匀分散，然后缓慢滴加体积比为3:1的异丙醇和蒸馏水混合液，在80℃下反应24h，得到氧化铝溶胶，其中，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为20:8:1；
(2)向上述氧化铝溶胶中加入一定量的钛镍基合金粉，超声分散3h，球磨1.5h，于130℃温度下烘干，加入分散剂，球磨1.5h，过80目筛，得到混合粉末；
(3)将上述混合粉末喷涂在表面经过喷砂预处理的金属基体上，控制涂层的厚度为0.5mm，得到耐磨型氧化铝复合材料。
根据上述实施例1～3中的方法制备得到的耐磨型氧化铝复合材料具有优异的耐磨损性能。对上述实施例1～3中的耐磨型氧化铝复合材料进行耐磨性实验，结果表明，当涂层的厚度为0.1mm，在50N接触载荷下，陶瓷球转速为500r/min，5000转之后，耐磨涂层的表面仍未磨损。
最后，还需要说明的是，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。

Claims (8)

1.一种耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将异丙醇铝和表面活性剂溶于异丙醇中，加入螯合剂，超声使其均匀分散，然后缓慢滴加体积比为3:1的异丙醇和蒸馏水混合液，在60～80℃下反应12～24h，得到氧化铝溶胶；
(2)向上述氧化铝溶胶中加入一定量的钛镍基合金粉，超声分散1～3h，球磨0.5～1.5h，于110～130℃温度下烘干，加入分散剂，球磨0.5～1.5h，过60～80目筛，得到混合粉末；
(3)将上述混合粉末喷涂在表面经过喷砂预处理的金属基体上，控制涂层的厚度为0.1～0.5mm，得到耐磨型氧化铝复合材料。
2.根据权利要求1所述的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为10～20:3～8:1。
3.根据权利要求2所述的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述异丙醇铝、所述表面活性剂、所述螯合剂的摩尔比为15:5:1。
4.根据权利要求1所述的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵；所述螯合剂为乙酰乙酸乙酯。
5.根据权利要求1所述的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中，所述混合粉末中钛镍基合金粉的质量分数为60～70％。
6.根据权利要求1所述的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中，所述分散剂为丹宁酸。
7.根据权利要求1所述的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中，所述涂层的厚度为0.25mm。
8.根据权利要求1所述的耐磨型氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中，喷涂过程中的喷距为80～100mm。
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