金属陶瓷复合体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及陶瓷技术领域，具体涉及一种金属陶瓷复合体的制备方法。
【背景技术】
[0002]应用于高炉的上料、下料小车、下料溜槽，烧结、焦炭等原料库底，由于装载矿石、焦炭等大部分带有较为尖锐锋利的棱角，对小车/溜槽/库底的磨损冲刷较为严重。同时，由于料车重量大，钢丝绳、卷扬电机、减速机的负荷大，极易发生故障，造成重大经济损失，要提高料车的使用寿命，必须首先解决料车衬板的耐冲刷、耐磨损和料车自身重量问题；每个料车重达9.3吨，原设计用Mnl3衬板，耐磨损性能一般，使用寿命短，维护、维修量大，耗备件资金较多，维修费用较高。而且，在钢铁厂，一般采用24h循环工作周期，铁矿石、焦煤、焦炭等流量较大，输料时间较长，易造成输出设备，特别是下料溜槽磨损严重，经常在生产期间出现被迫停车抢修现象，而且，部分溜槽安装位置在十几米、几十米的半空中，拆除及更换极其麻烦。因此，提高高炉用设备的耐磨性和抗冲击强度极为重要，安装适应于不同现场情况的内衬材料可使输送原材料的速度加快，还是实现安全生产、节能增效的关键所在。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有衬体材料耐磨性能差、不耐冲击的缺陷，提供一种可以作为衬体材料的金属陶瓷复合体的制备方法。
[0004]本发明为实现上述目的所采用的技术方案为:金属陶瓷复合体的制备方法，包括以下步骤:步骤一、按照1:3:3的重量比称取微胶囊粉、氧化铝粉和无水乙醇，混合后在40~50KHz的超声频率超声分散20~25min，然后在真空度为0.098MPa的真空条件下进行抽滤，当不再有乙醇液滴滴落时停止抽滤，取出滤出物，备用；
步骤二、将步骤一制得的滤出物置于烘箱中，依次进行30°C X6h的烘干和50°C X20min的预热，取出预热后的物料并将其置于压力机中，在2MPa压力下预压5min，然后再在5MPa、150°C条件下热压30min，自然冷却至室温后，制得氧化铝陶瓷微胶囊粉，备用；
步骤三、将步骤二制得的氧化铝陶瓷微胶囊粉进行造粒，制得粒径为2.5~3mm的陶瓷颗粒，备用；
步骤四、按照质量百分比，称取70~90%步骤三制得的陶瓷颗粒和10~30%铁合金粉，以及质量为陶瓷颗粒和铁合金粉总质量1.2-2%的有机结合剂，造粒后干燥，制得粒径为3~5mm的金属陶瓷颗粒，备用；
步骤五、按照3:1的重量比称取金属陶瓷颗粒和铁合金，混合均匀后加入事先制好的模具内，并将模具送入热压机，在1200~1350°C下加压至压力达到34~40MPa，保压30min后，降温至100°C取出，制得金属陶瓷复合体。
[0005]其中，步骤三陶瓷颗粒的造粒方法包括以下两种:其一、将重量比为3:25的聚乙烯醇和步骤二制得的氧化铝陶瓷微胶囊粉在高速混合机中混合均匀，制得混合物，然后将该混合物加入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速设定为40~50r/min，机筒温度为:一区175。。、二区180°C、三区180°C和四区175°C，造粒时间为20~25min。
[0006]其二、步骤三陶瓷颗粒的造粒方法为、将重量比为1:18的有机结合剂和步骤二制得的氧化铝陶瓷微胶囊粉混合制得湿料，按照1:2:1的重量比，将湿料、磨球和去离子水混合后装入球磨机，球磨一定时间后制得悬浮液，采用压力式喷雾干燥器，将悬浮液和热空气混合喷雾，制得陶瓷颗粒。进一步的，热空气的温度为110°C，压力式喷雾干燥器的喷孔板的孔径为2.5~3mm0
[0007]本发明中，步骤四金属陶瓷颗粒的粒径为3.5-4.5mm。
[0008]本发明中，步骤五中，热压机内部的温度为1260~1300°C。
[0009]本发明仅利用有机结合剂作为陶瓷颗粒和金属陶瓷颗粒造粒时的外加剂，在热压时，则利用金属陶瓷颗粒中的金属相和外加的铁合金在1200-1350°C下熔融，不同时刻加入的金属均用于增韧陶瓷相，在34~40MPa压力下热压时，通过铁合金得到塑性吸收外加负荷，增强金属相和陶瓷相之间的结合力。
[0010]有益效果:1、本发明制得的氧化铝陶瓷微胶囊粉，氧化铝陶瓷粉被包覆在微胶囊中，造粒后，陶瓷颗粒和铁合金粉结合力提高，制得的金属陶瓷颗粒，陶瓷相完全被金属层所包裹，且陶瓷晶粒间金属层较薄，两相结合紧密，在受到应力变形时，小尺寸球晶产生多处微小银纹便能更好吸收冲击能，从而提高其韧性。
[0011]2、本发明利用陶瓷颗粒和铁合金粉制得金属陶瓷颗粒，然后将铁合金和金属陶瓷颗粒在热压机中加热成型，金属相和陶瓷相分布均匀，且有部分陶瓷微胶囊粉置于金属层内部，当复合体磨蚀至金属层内部时，微胶囊破裂，内部的陶瓷相露出，提高了复合体的耐磨性和使用寿命。
[0012]3、本发明制得的金属陶瓷复合体，具有由内向外分别有陶瓷层、金属陶瓷复合过渡层、金属层三部分组成的结构，在高温下形成均匀致密、表面光滑的制品，形成了具有陶瓷高硬度与金属高韧性高塑性的复合体，不仅具有陶瓷良好的耐磨蚀性、耐高温性，并具有金属的韧性、耐冲击性，具有寿命长、质量轻的特点。性能指标为:抗压强度多600MPa，吸水率< 0.02%，莫氏硬度为9。
[0013]4、本发明制得的金属陶瓷复合体，可以作为多种粉尘、颗粒及块料输送处理流程中的耐磨材料，能够提高非预期停机的安全系数，降低维护成本，籍有磨耗区域物料散发量的减少提高产区污染的有效控制。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例对本发明的金属陶瓷复合体的制备方法作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0015]实施例1
金属陶瓷复合体的制备方法，包括以下步骤:步骤一、按照1:3:3的重量比称取微胶囊粉、氧化铝粉和无水乙醇，混合后在45KHz的超声频率超声分散25min，然后在真空度为0.098MPa的真空条件下进行抽滤，当不再有乙醇液滴滴落时停止抽滤，取出滤出物，备用；步骤二、将步骤一制得的滤出物置于烘箱中，依次进行30°C X6h的烘干和50°C X20min的预热，取出预热后的物料并将其置于压力机中，在2MPa压力下预压5min，然后再在5MPa、150°C条件下热压30min，自然冷却至室温后，制得氧化铝陶瓷微胶囊粉，备用；
步骤三、将重量比为3:25的聚乙烯醇和步骤二制得的氧化铝陶瓷微胶囊粉在高速混合机中混合均匀，制得混合物，然后将该混合物加入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速设定为45r/min，机筒温度为:一区175°C、二区180°C、三区180°C和四区175°C，造粒时间为25min，制得粒径为2.5mm的陶瓷颗粒，备用；
步骤四、按照质量百分比，称取80%步骤三制得的陶瓷颗粒和20%铁合金粉，以及质量为陶瓷颗粒和铁合金粉总质量1.3%的有机结合剂，造粒后干燥，制得粒径为4.5mm的金属陶瓷颗粒，备用；
步骤五、按照3:1的重量比称取金属陶瓷颗