专利名称：一种金属陶瓷耐磨复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属陶瓷复合材料及其制造方法，该种材料适用各种设备和管道磨损部位的内衬，尤其是水泥行业立式磨粉机的内衬。
背景技术：
为了改善水泥的性能，矿渣以超细粉的形式和水泥熟料均匀混合，矿渣磨成超细粉，加工设备通常为立式磨粉机。目前国内大型水泥厂从国外引进先进的立式磨粉机，该立磨机在世界各国也被广泛采用。立式磨粉机是通过气体高速冲击和机械粉磨相结合的工作原理来加工矿渣，立磨机的衬板和粉料输送管道由于长期经受高速含粉气流的强力冲刷，磨损非常快，传统的耐磨钢制衬板和管道难以满足如此苛刻的环境，导致损坏加快，更换频繁，造成企业经常检修，给企业带来沉重的经济负俣和资源浪费，制约企业的发展，也制约了先进的设备不能充分发挥作用。为此我们研制了一种耐磨陶瓷涂料，用于立式磨机磨板底板内衬和选粉机下部锥形体，取得了很好的使用效果。但是对大块矿渣强力撞击的溜槽，因高速旋转受矿渣颗粒撞击的导向风叶和因受坚硬矿渣挤压撞击的磨辊等部件，耐磨的不锈钢板以及碳化铬复合板和耐磨陶瓷涂料都不能适应，不能长期使用，寿命短，很快磨损，不得不更换，检修频繁。
众所周知，金属材料比如钢板，韧性很好，不怕撞击，但硬度较低，莫氏硬度5，但耐磨性较差，而陶瓷材料硬度高，比如刚玉莫氏硬度9，SiC莫氏硬度8，耐磨性优良，但韧性差，怕猛烈撞击，易碎。如果把两者复合起来，充分发挥两者各自的优点，那么该种材料既耐磨又耐撞击。
发明内容
鉴于上述存在的问题和合理的对策，本发明要解决的技术问题是克服上述已有技术上的不足，提供一种金属陶瓷耐磨复合材料及制备方法。以解决耐磨的不锈钢板以及碳化铬复合板和耐磨陶瓷涂料都不能适应，不能长期使用，寿命短，很快磨损，不得不更换，检修频繁的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，金属陶瓷耐磨复合材料是以钢板为基体，在钢板上凿孔，把耐磨材料镶嵌到钢板的孔内，构成一种高韧性和高耐磨的复合板材。
本发明所用金属材料主要是钢板，其厚度等于或大于5mm，材质为低碳钢、中碳钢和高碳钢，低合金钢和高合金钢、不锈钢、耐磨钢或硬质合金等。
本发明所用的耐磨陶瓷材料有刚玉质、ZrO2质、SiC质、莫来石质、各种增韧ZrO2材料、ZrO2增韧刚玉质、ZrO2增韧莫来石质或镁铝尖晶石质。
本发明在在钢板上凿孔，孔的形状有球形、半球形、球柱形、圆柱形、圆锥形或多边形(如等边六边体形)等。孔的大小，其当量直径等于或大于3mm，孔在钢板上均匀分布，相邻孔边缘间距等于或大于1mm。
本发明耐磨陶瓷涂料的形状有球形、半球形、球柱形、圆柱形、圆锥形或多边体形(如等边六边体形)等，其当量直径等于或大于3mm。
本发明金属陶瓷耐磨复合材料的制备方法是根据钢板上孔的形状和尺寸相同的耐磨陶瓷材料，用有机或无机胶作粘结剂或不用粘结剂，将耐磨陶瓷材料紧紧地镶嵌在钢板的孔内，构成一种既能经块状矿渣高速冲击，又耐磨的金属-陶瓷复合板材。
本发明的镶嵌方法，根据钢板上的孔的形状和尺寸选取相同形状和尺寸的耐磨陶瓷材料，用有机或无机胶作粘结剂，将耐磨陶瓷材料紧紧地镶嵌在钢板的孔内。
具体实施例方式
实施例1在矿山机械溜槽做金属陶瓷复合耐磨材料的施工时，根据溜槽尺寸设计金属陶瓷复合材料尺寸，在长470MM，宽300MM，厚15MM，Q235普通钢板上冲床加工方形孔10MM×10MM，孔间距10MM均布，镶嵌所用的瓷球为9.5×9.5MM，高15MM的瓷方柱体，密度385g/cm3，Al2o3≥95％。用环氧树脂添充入硅微粉18％，炭化钛25％，超细氧化锌22％，同时加入35％纤维状的硅灰石，调至膏状，把瓷柱和钢板孔之间的间隙有效填冲起来，并清理达到表面光滑；要时可增加打磨工艺。
实施例2将一块Q235或45#普碳钢板，厚度为10mm，上钻床钻φ12mm孔，孔间距10MM均布，镶嵌所用的瓷球为9.5×9.5MM，高10MM的圆柱体，密度385g/cm3，Al2o3≥95％。用环氧树脂添充入硅微粉18％，炭化钛25％，超细氧化锌22％，同时加入35％纤维状的硅灰石，调至膏状，把瓷柱和钢板孔之间的间隙有效填冲起来，并清理达到表面光滑；要时可增加打磨工艺。
权利要求
1.一种金属陶瓷耐磨复合材料及制备方法，其特征在于以钢板为基体，在钢板上凿孔，然后把耐磨陶瓷材料紧紧地镶嵌在钢板孔内，构成一种高韧性、高耐磨的复合板。
2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于钢板厚度等于或大于5mm，材质为低碳钢、中碳钢和高碳钢、低合金钢和高合金钢、不锈钢、耐磨钢等。
3.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷材料，其特征在于是AI2O3质、ZrO2质、SiC质、莫来石质、ZrO2质增韧刚玉质、ZrO2增韧莫来石质、各种增韧ZrO2材料、镁铝尖晶石质。
4.根据权利要求1所述的在钢板上凿孔，其特征在于其孔的特征是球形、半球形、球柱形、圆柱形、圆锥形或多边形(如等边六边体形)等。孔的大小其当量直径等于或大于3mm，孔在板上均匀分布，相邻孔边缘间距等于或大于1mm。
5.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷涂料的形状，其特征在于其形状特征是球形、半球形、球柱形、圆柱形、圆锥形或多边体形(如等边六边体形)等。
6.根据权利要求1、4、5所述的镶嵌方法，其特征在于根据权利要求4所述的钢板上的孔的形状和尺寸选取权利要求5所述的相同形状和尺寸的耐磨陶瓷材料，用有机或无机胶作粘结剂，将耐磨陶瓷材料紧紧地镶嵌在钢板的孔内。
全文摘要
本发明公开了一种金属陶瓷耐磨复合材料及制备方法，以金属耐磨板为基体，在钢板上凿孔，然后把耐磨陶瓷材料镶嵌在钢板孔内，构成一种高韧性、高耐磨的复合板。该耐磨金属－陶瓷复合材料可用作各种设备和管道易磨损部位的内衬。
文档编号B02C13/282GK101024556SQ20061010726
公开日2007年8月29日 申请日期2006年10月12日 优先权日2006年10月12日
发明者贾剑光 申请人:洛阳鹏飞耐火材料有限公司