一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板及其制备方法
【专利说明】一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板及其制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种复合衬板，具体涉及一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板及其制备方法。
【背景技术】
[0003]球磨机及破碎机，辊压机是广泛用于建材、矿山、冶金、电力等行业粉磨物料的关键设备，磨球，衬板及锤头是球磨机破碎机中最常用的研磨介质，也是磨粉行业中易磨损件消耗量最大的零件；随着各种行业不断的发展，对材料的比表面积和细度要求逾益更高，作为企业对研磨体的正确选材显得尤为重要。耐磨性高的研磨体，在长时间保持级配不变的同时不仅提高粉磨效率、减少开停机补仓更换次数和时间，也延长清仓周期、减轻工人劳动强度，同时对提高磨机破碎机台时产量、保证磨料质量以及降低电耗和研磨体的消耗有着重要的意义。
[0004]对于研磨体磨球衬板锤头而言，不仅要求高的耐磨性能，也需要较高的机械韧性及抗冲击能力，各种研磨体如磨球衬板锤头使用量巨大，并且消耗惊人，据统计，仅我国每年消耗的磨球约为200多万吨，球磨机衬板锤头消耗达60万吨，价值几十亿元。目前，国内主要的磨球生产方法有:1、锻造磨球、2、铸造磨球、；这两种生产方法生产的磨球，原料消耗大，环境污染大，手工操作且工人劳动强度大，质量波动大，机械化程度低造成生产效率低。
[0005]生产球磨机的磨球及衬板，破碎机的锤头及辊压机辊套主要材料有:1、高铬合金、2、低铬合金，3、中高碳钢锻球，4、中铬中锰合金(铸球)等；上述产品生产材料都是属于金属内范畴，众所周知，机械韧性、抗冲击性、耐磨性在单一的金属材料中很难得到完美的平衡。
[0006]另外磨球和衬板及破碎机锤头在工作过程中还受到高应力冲击作用，硬度过高就会造成韧性下降，从而导致此类耐磨件在使用时疲劳剥落和破碎等现象的发生，而硬度过低又会在短时间磨损严重造成资源的浪费。在实际应用中，材料的韧性和硬度是一对矛盾，往往高硬度就意味着低韧性，很难将高硬度和高韧性结合于一体，而本发明是将硬质陶瓷颗粒相引入到金属相，从而达到提高产品的硬度而不降低韧性。
【发明内容】
[0007]发明目的:本发明针对不足，提出一种具有优异的耐磨性、抗冲击性、耐化学腐蚀性和低温韧性的特点外，同时具有很好的加工性能，材料成本低的特点的高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板及其制备方法。
[0008]技术方案:本发明所述的一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板，包括如下质量份数的组分: 陶瓷颗粒20-80份，金属粉末30-80份，超高分子量聚乙烯30-50份，中密度聚乙烯5-10份，低密度聚乙烯6-8份，氢氧化镁1-3份，硅藻土 1-2份，玻璃纤维10-15份，过氧化二异丙苯0.5-1份，偶联剂1-5份，抗静电剂1-3份，固化剂1-3份，助剂1-2份。
[0009]进一步的，所述陶瓷颗粒为氧化物陶瓷颗粒、氮化物陶瓷颗粒、碳化物陶瓷颗粒或硼化物陶瓷颗粒，或其中两种以上混合物。
[0010]进一步的，所述陶瓷颗粒为:氧化物陶瓷颗粒包括:三氧化二铝陶瓷颗粒、二氧化锆陶瓷颗粒；碳化物陶瓷颗粒包括:碳化硅陶瓷颗粒、碳化硼陶瓷颗粒、碳化钨陶瓷颗粒、碳化钛陶瓷颗粒；硼化物陶瓷颗粒包括:二硼化钛陶瓷颗粒、二硼化锆陶瓷颗粒；氮化物陶瓷颗粒包括氮化铝陶瓷颗粒、氮化硅陶瓷颗粒、氮化硼陶瓷颗粒。
[0011]进一步的，所述金属粉末可以是高碳铬铁金属粉末、钼铁粉、铁粉、钼粉、镍粉、铜粉、猛铁合金粉末、络铁合金粉末、硼铁合金粉末、娃铁合金粉末、钛铁合金粉末、钥i铁合金粉末或稀土合金粉末，或其中两种以上的混合物。
[0012]进一步的，所述陶瓷颗粒的粒度直径为0.;金属粉末的粒度为100目-200 目。
[0013]进一步的，所述助剂为:机油、乙醇、硬脂酸锌、硬脂酸锂、合成蜡、水或其中两种以上的混合物。
[0014]进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550或硅烷偶联剂KH560。
[0015]进一步的，所述抗静电剂为乙氧基月桂酷胺。
[0016]本发明还公开了一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板的制备方法，包括如下步骤:
(O制备金属陶瓷颗粒预制件；将陶瓷颗粒与金属粉末用助剂混合均匀得到混合物A ;
(2)将氢氧化镁和过氧化二异丙苯加入高速搅拌机，高速搅拌2-5分钟；
(3)将超高分子量聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、硅藻土、玻璃纤维、偶联剂、抗静电剂和固化剂加入到步骤(2)的混合料中再高速搅拌2-3分钟，得混合物B ;
(4)将上述混合物A和混合物B混合搅拌，并将混合物料倒入模具成型，得到初型预制件；
(5)将初型预制件放入气氛炉内烧结，烧结温度为1100—1250°C，烧结时间为20~50分钟，得半成品；
(6)将半成品放入热处理炉中淬火，淬火温度为920°C— 1000°C ；
(7)放入热处理炉中回火，回火温度为260-280°C，得到高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板。
[0017]进一步的，所述气氛炉气氛为:分解氨、氮气、氢气或吸热性煤气。
[0018]有益效果:本发明的金属陶瓷复合衬板具有优异的耐磨性、抗冲击性、耐化学腐蚀性和低温韧性的特点外，同时具有很好的加工性能，材料成本低的特点。本发明将陶瓷颗粒的耐磨性和金属材料的机械性能完美结合，极大的提高传统金属材料的硬度、耐磨性。本发明即充分利用了陶瓷材料高耐磨性的优点又充分发挥碳钢金属粉末烧制成耐磨垫层所达到的高韧性(冲击韧性Akv/J在25)，可以完全满足大型球磨机破碎机对耐磨件的韧性要求，同时又节约了价值较高价值的合金材料，使制得的耐磨件耐磨性韧性达到高度的统一。本发明使用的陶瓷颗粒比重比金属材料比重小，比重只有5.5至6.8，(根据加入陶瓷数量而不同)，磨机装载同体积同尺寸的磨球及衬板重量相对轻，磨机负载相对较轻，电力能源消耗会相对降低。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板，包括如下质量份数的组分:
陶瓷颗粒20份，金属粉末30份，超高分子量聚乙烯30份，中密度聚乙烯5份，低密度聚乙烯6份，氢氧化镁I份，硅藻土 I份，玻璃纤维10份，过氧化二异丙苯0.5份，偶联剂I份，抗静电剂I份，固化剂I份，助剂I份。
[0020]进一步的，所述陶瓷颗粒为氧化物陶瓷颗粒、氮化物陶瓷颗粒、碳化物陶瓷颗粒或硼化物陶瓷颗粒，或其中两种以上混合物。
[0021]进一步的，所述陶瓷颗粒为:氧化物陶瓷颗粒包括:三氧化二铝陶瓷颗粒、二氧化锆陶瓷颗粒；碳化物陶瓷颗粒包括:碳化硅陶瓷颗粒、碳化硼陶瓷颗粒、碳化钨陶瓷颗粒、碳化钛陶瓷颗粒；硼化物陶瓷颗粒包括:二硼化钛陶瓷颗粒、二硼化锆陶瓷颗粒；氮化物陶瓷颗粒包括氮化铝陶瓷颗粒、氮化硅陶瓷颗粒、氮化硼陶瓷颗粒。
[0022]进一步的，所述金属粉末可以是高碳铬铁金属粉末、钼铁粉、铁粉、钼粉、镍粉、铜粉、猛铁合金粉末、络铁合金粉末、硼铁合金粉末、娃铁合金粉末、钛铁合金粉末、钥^铁合金粉末或稀土合金粉末，或其中两种以上的混合物。
[0023]进一步的，所述陶瓷颗粒的粒度直径为0.;金属粉末的粒度为100目-200 目。
[0024]进一步的，所述助剂为:机油、乙醇、硬脂酸锌、硬脂酸锂、合成蜡、水或其中两种以上的混合物。
[0025]进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550或硅烷偶联剂KH560。进一步的，所述抗静电剂为乙氧基月桂酷胺。
[0026]上述一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板的制备方法，包括如下步骤:
(O制备金属陶瓷颗粒预制件；将陶瓷颗粒与金属粉末用助剂混合均匀得到混合物A ;
(2)将氢氧化镁和过氧化二异丙苯加入高速搅拌机，高速搅拌2分钟；
(3)将超高分子量聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、硅藻土、玻璃纤维、偶联剂、抗静电剂和固化剂加入到步骤(2)的混合料中再高速搅拌2分钟，得混合物B ;
(4)将上述混合物A和混合物B混合搅拌，并将混合物料倒入模具成型，得到初型预制件；
(5)将初型预制件放入气氛炉内烧结，烧结温度为1100°C，烧结时间为20分钟，得半成品，所述气氛炉气氛为:分解氨、氮气、氢气或吸热性煤气；
(6)将半成品放入热处理炉中淬火，淬火温度为920°C；
(7)放入热处理炉中回火，回火温度为260°C，得到高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板。
[0027]实施例2
一种高强度抗冲击型金属陶瓷复合衬板，包括如下质量份数的组分:
陶瓷颗粒80份，金属粉末80份，超高分子量聚乙烯50份，中密度聚乙烯10份，低密度聚乙烯8份，氢氧化镁3份，硅藻土 2份，玻璃纤维15份，过氧化二异丙苯I份，偶联剂5份，抗静电剂3份，固化剂3份，助剂2份。
[0028]进一步的，所述陶瓷颗粒为氧化物陶瓷颗粒、氮化物陶瓷颗粒、碳化物陶瓷颗粒或硼化物陶瓷颗粒，或其中两种以上混合物。
[0029]进一步的，所述陶瓷颗粒为:氧化物陶瓷颗粒包括:三氧化二铝陶瓷颗粒、二氧化锆陶瓷颗粒；碳化物陶瓷颗粒包括:碳化硅陶瓷颗粒、碳化硼陶瓷颗粒、碳化钨陶瓷颗粒、碳化钛陶瓷颗粒；硼化物陶瓷颗粒包括:二硼化钛陶瓷颗粒、二硼化锆陶瓷颗粒；氮化物陶瓷颗粒包括氮化铝陶瓷颗粒、氮化硅陶瓷颗粒、氮化硼陶瓷颗粒。
[0030]进一步的，所述金属粉末可以是高碳铬铁金属