CN1990421B - 氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套的制备工艺 - Google Patents

氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套的制备工艺，以α-氧化铝为基，加入含有氧化钇稳定的氧化锆，分析纯碱式碳酸镁，氧化镧，采用搅拌磨球磨，干燥造粒，高压成型，1600～1620℃保温3小时高温烧结成陶瓷瓷坯，然后对陶瓷瓷坯进行外圆加工，将加工好外圆的陶瓷瓷坯放置于经过充分加热、保温且预先保留过盈量为0.25～0.30mm的金属外套中，精加工陶瓷瓷坯内圆并抛光到粗糙度为0.1～0.2um，制备出泥浆泵用氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套，本发明制备工艺简单，成品合格率高，生产成本低，产品使用寿命大大延长，同时延长橡胶使用寿命2～3倍。

Description

氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套的制备工艺
技术领域
本发明属于一种特种结构陶瓷的制备工艺，具体涉及一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套制备工艺。
背景技术
高压泥浆泵是石油钻井、地质勘探工作台的“心脏”，泥浆泵缸套是泥浆泵的重要组成部件。目前使用的泥浆泵缸套分别由双金属缸套、纯氧化铝缸套以及纯氧化锆缸套三种材质加工而成；由于工况十分恶劣，金属缸套不耐磨、不耐腐蚀，使用寿命很短；纯氧化铝缸套断裂韧性低，制备工艺复杂，使用寿命短，纯氧化锆缸套表面容易粉化，不适合海上使用，同时加工成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、生产成本低，使用寿命长的氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套的制备工艺。
本发明的制备工艺，其配方为：以α-氧化铝为基，其中20～40wt％平均粒径为0.4μm的α-氧化铝，40～60wt％平均粒径为0.7μm的α-氧化铝，20～30wt％含有5wt％氧化钇稳定的氧化锆，分析纯碱式碳酸镁0.25～0.5wt％，0.25～0.5wt％纯度为99.99％的氧化镧。
制备工艺如下：
(1)把按配方称量的原料和去离子水放入搅拌磨中，加入0.1～0.5wt％的SD-03的分散剂和0.3～0.6wt％的SMP-500的黏合剂，搅拌球磨4小时，出磨陈腐，制备出固含量为60～65wt％的稳定浆料；
(2)干燥、造粒成粒径为160目筛余为60wt％的造粒粉；
(3)把造粒粉在乳胶模具中等静压制成圆筒体陶瓷毛坯，其中成型压力为180～220MPa，保压时间为5～10min；对经过修坯的陶瓷毛坯进行高温烧结，烧结温度为1600～1620℃，保温3小时，升温速度为100℃/h，并在1200℃保温1小时，在降温过程中，从1600～1620℃降到1200℃，降温速度为60℃/h，然后随炉冷却；
(4)对经过高温烧结的陶瓷瓷坯进行外圆加工，然后与金属外套进行装配，制成氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套。
经过精加工外圆的陶瓷瓷坯与金属外套之间的过盈量为0.25～0.30mm；将金属外套经过400～500℃保温3小时充分加热膨胀后，迅速把经过喷洒冷水的陶瓷瓷坯放入金属外套内，同时保证陶瓷瓷坯两端比金属外套两端短1～2mm，然后对陶瓷内圆进行精加工并抛光到粗糙度为0.1～0.2um的氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套成品。
本发明的效果在于：按本发明的制备工艺制备的氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套，成品合格率高；制备工艺简单、生产成本低，产品使用寿命长，是现有金属缸套使用寿命的10倍以上，纯氧化铝缸套以及纯氧化锆缸套使用寿命的2～3倍，同时延长橡胶使用寿命2～3倍。
具体实施方式
下面结合实施实例对本发明作进一步详细说明。
按配方称量40公斤平均粒径为0.4μm的α-氧化铝，119公斤平均粒径为0.7μm的α-氧化铝，20公斤含有5％氧化钇稳定的氧化锆，分析纯碱式碳酸镁0.5公斤，0.5公斤纯度为99.99％的氧化镧，把称好的原料经过除铁后和去离子水放入搅拌磨中，加入0.6公斤的SD-03的分散剂，搅拌球磨3小时后加入1公斤的SMP-500的黏合剂，再搅拌球磨1小时，总共搅拌球磨4小时，出磨陈腐48小时，制备出固含量为62wt％的稳定浆料；干燥、造粒成粒径为160目筛余为60wt％的造粒粉；把造粒粉在乳胶模具中等静压制成圆筒体陶瓷毛坯，其中成型压力为200MPa，保压时间为5min；对经过修坯的陶瓷毛坯进行高温烧结，烧结温度为1600℃，保温3小时，升温速度为100℃/h，并在1200℃保温1小时，在降温过程中，从1600℃降到1200℃，降温速度为60℃/h，然后随炉冷却；对经过高温烧结的陶瓷瓷坯进行外圆加工，然后与金属外套进行装配，制成氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套；经过精加工外圆的陶瓷瓷坯与金属外套之间的过盈量为0.28mm，在把金属外套经过400℃保温3小时充分加热膨胀后，迅速把经过喷洒冷水的陶瓷瓷坯放入金属外套内，同时保证陶瓷瓷坯两端比金属外套两端短2mm，然后对陶瓷内圆进行精加工并抛光到粗糙度为0.1μm的氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套成品。

Claims (2)

1.一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套的制备工艺，其特征在于：其配方为：以α-氧化铝为基，其中20～40wt％平均粒径为0-4μm的α-氧化铝，40～60wt％平均粒径为0.7μm的α-氧化铝，20～30wt％含有5wt％氧化钇稳定的氧化锆，分析纯碱式碳酸镁0.25～0.5wt％，0.25～0.5wt％纯度为99.99％的氧化镧，
制备工艺如下：
(1)把按配方称量的原料和去离子水放入搅拌磨中，加入0.1～0.5wt％的SD-03的分散剂和0.3～0.6wt％的SMP-500的黏合剂，搅拌球磨4小时，出磨陈腐，制备出固含量为60～65wt％的稳定浆料；
(2)干燥、造粒成粒径为160目筛余为60wt％的造粒粉；
(3)把造粒粉在乳胶模具中等静压制成圆筒体陶瓷毛坯，其中成型压力为180～220MPa，保压时间为5～10min；对经过修坯的陶瓷毛坯进行高温烧结，烧结温度为1600～1620℃，保温3小时，升温速度为100℃/h，并在1200℃保温1小时，在降温过程中，从1600～1620℃降到1200℃，降温速度为60℃/h，然后随炉冷却；
(4)对经过高温烧结的陶瓷瓷坯进行外圆加工，然后与金属外套进行装配，制成氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套。
2.根据权利要求1所述的氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套的制备工艺，其特征在于：经过精加工外圆的陶瓷瓷坯与金属外套之间的过盈量为0.25～0.30mm；将金属外套经过400～500℃保温3小时充分加热膨胀后，迅速把经过喷洒冷水的陶瓷瓷坯放入金属外套内，同时保证陶瓷瓷坯两端比金属外套两端短1～2mm，然后对陶瓷内圆进行精加工并抛光到粗糙度为0.1～0.2um的氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合缸套成品。
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