CN1126887C - 一种陶瓷缸套的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明以ZrO2为基，加入Y2O3、MgO、α-Al2O3，采用球磨、喷雾造粒、等静压成型、坯体在高温炉中1460～1520℃，保温1.5～3小时烧成，置于内园孔过盈量为0.1～0.4mm，并预热后充分膨胀的金属外套中，冷却后制成增韧氧化锆复合缸套。本发明复合缸套的增韧氧化锆陶瓷比一般增韧氧化锆陶瓷的烧结温度低，工艺简便，可制成大尺寸一体陶瓷缸套，该缸套使用寿命长，延长橡胶活塞使用寿命3倍以上。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷。
背景技术
已有的陶瓷缸套采用96％Al2O3陶瓷制成，其制备工艺为：注浆成型，经一次煅烧(1450～1500℃)至气孔率为3～6％，加工后，在1500～1700℃最终烧结。该工艺制成后的陶瓷材料的抗弯强度为300Mpa，使用寿命为800～1000小时。该陶瓷缸套的最大直径为180mm，最大高度为280mm。这种陶瓷缸套生产技术的突出缺点为工艺复杂，需二次烧成，烧结温度高，所制成的缸套最大高度仅为280mm，用于泥浆泵中需拼接，且材料的力学性能低，使用寿命低(“long-livedalumina ceramic cylinder liner for large well pumps by 2-stage baking of cylindricalpot，with intermediate working to size required，and finally cutting off potbottom”/EP.162.284.A)。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术存在的问题，提供一种陶瓷缸套的制备工艺。即利用增韧氧化锆材料，采用简便工艺，制备大尺寸(φ170～180×400mm)的一体陶瓷缸套，并保证其使用寿命为双金属缸套的8倍以上。
本发明的陶瓷缸套的制备工艺所采用的增韧氧化锆陶瓷材料的配方为：以ZrO2为基，加入2～3mol％Y2O3，0.5～5mol％MgO，4.0～15Vol％α-Al2O3。按配方称取原料，按固含量55～70wt％加入去离子水，再加入0.5～1.5wt％聚丙烯酸铵为分散介质，料和分散介质置于球磨机中混合14～24小时，料浆经喷雾干燥，得到粒径为50～120μm的造粒粉。将该造粒粉振动充填于由钢芯和胶套构成的等静压成形用模具的环形间隙中，封盖，吊置于湿式等静压机中，于220～250Mpa压力下成型。将成型体修坯后装入与其等高的匣钵中，缸套坯体下垫一同材质、同成型压力制得的坯板，在高温炉中以30～120℃/小时速率升温，至1460～1520℃保温1.5～3小时，以最大冷却速度≯2℃/min的速率冷却。将烧成后的缸套瓷坯进行外园加工，按过盈量0.1～0.4mm加工金属外套内园。将加工好的金属外套预热至200～450℃并使之充分膨胀后，迅速将已加工好外园的陶瓷缸套放入金属外套中，冷却后，精细研磨加工陶瓷内园孔，制成φ170～180×400mm的增韧氧化锆陶瓷复合缸套。
按本发明的陶瓷缸套的制备工艺制备的增韧氧化锆复合缸套与通常的增韧氧化锆陶瓷相比，其优点是：烧结温度低，制备工艺简单，可制成大尺寸一体的陶瓷缸套；陶瓷缸套的使用寿命长，与双金属缸套相比寿命延长达8倍以上；配套使用的橡胶活塞的使用寿命也提高3倍以上。
具体实施方式
实施例：
按配方称量ZrO2粉(平均粒径＜1.0μm＝50Kg，Y2O3(平均粒径＜1.0μm＝2.54Kg，MgO(平均粒径＜1.0μm＝350g，α-Al2O3(＜1.0μm＝1.8Kg，按固含量60wt％加入水36.5Kg，按1wt％加入聚丙烯酸铵547g，将上述料和分散介质置于球磨中混合24小时。球磨后的料浆经喷雾干燥制得粒径约70μm的造粒粉。将该造料粉振动填充于胶套与钢芯构成等静压模具的环形间隙中，封盖，置于湿式等静压机中于240Mpa压力下成型。将成型体修坯后置于硅钼棒炉内，以100℃/小时的速率升温至1490℃，保温3小时，再控制最高冷却速率为2℃/min进行冷却。制得的试片的力学性能为：σ为600Mpa，K1c为
。将烧成瓷坯在外园磨床上加工外园，按过盈量0.4mm加工金属外套内园。将加工好的金属外套预热至450℃，保温3小时，使金属外套充分膨胀，再将陶瓷缸套放入。冷却后将陶瓷缸套内园磨至φ170+0.05mm，制成φ170×400mm的增韧氧化锆陶瓷复合缸套。
该缸套使用2000小时后仍能继续使用，且橡胶活塞的寿命比使用金属缸套时提高3倍。
Claims (3)
1.一种陶瓷缸套的制备工艺，其特征在于，陶瓷缸套的材料配方为：ZrO2为基，添加2～3mol％Y2O3，0.5～5.0mol％MgO，4.0～15Vol％α-Al2O3；将按配方称量的原料按固含量55～70wt％加去离子水，并加入0.5～1.5wt％聚丙烯酸铵为分散剂，经球磨混合14～24小时，喷雾干燥制成粒径50～120μm的造粒粉；再将该造粒粉振动填充于钢芯与胶套构成的等静压模具的环形间隙中，封盖，吊置于湿式等静压机中，于220～250Mpa压力下成型；修坯后的坯体装入与成型体等高的匣钵中，缸套坯体下垫一同材质且同成型压力的坯板，在高温炉中烧成；烧成后的缸套经加工外园与金属外套装配，制成本发明的增韧氧化锆陶瓷复合缸套。
2.根据权利要求1所述的陶瓷缸套的制备工艺，其特征在于，修坯后的坯体在高温炉中以30～120℃/小时的速度升温，至1460～1520℃保温1.5～3小时，控制最大冷却速度≯2℃/min。
3.根据权利要求1所述的陶瓷缸套的制备工艺，其特征在于，经加工外园的陶瓷缸套与金属外套装置是按过盈量0.1～0.4mm加工金属外套内园孔，然后将加工好的金属外套预热至200～450℃，保温2.5～3.5小时，待其充分膨胀后，迅速将加工好外园的陶瓷缸套放入，冷却后，磨加工陶瓷缸套内园孔，制得φ170～180×400mm的增韧氧化锆陶瓷复合缸套。
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