一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件及其制作方法，其制作方法包括以下步骤：1）根据铸件形状确定嵌件的形状、结构和尺寸，采用铝合金制作压制嵌件用模具；2）氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒的除油、化学镀镍和清洗干燥；3）嵌件用模料的制备；4）将模料填入步骤1）的模具型腔中，采用震压式脱箱造型机将模料震实压紧，脱模，得到料坯；5）将料坯放入热风炉，充分干燥；6）将干燥过的料坯放入真空烧结炉，进行真空烧结，再冷却出炉，得到陶瓷颗粒增强耐磨嵌件。本发明专利技术的制作方法效率高，塑形稳定，铸渗效果好，制作的陶瓷颗粒增强耐磨嵌件抗高温溃散性好，与金属液的润湿性好，耐磨性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件及其制作方法，属于耐磨复合材料

技术介绍
耐磨材料可有效改善工件的耐磨性能，应用广泛，主要可以分为高锰钢系、高铬铸铁系、耐磨合金钢系等，适用于不同的工况条件。由于生产的需要，许多设备需要在高温、高压、高速等恶劣工况条件下长期运转，因此对设备表面强度、耐磨性等提出了更高的要求。然而，传统单一材质的耐磨材料，在经过材料成分调整、热处理工艺改性、冶金质量控制等多种措施处理后，其潜力已经充分挖掘出来，要想进一步显著提升耐磨性能已经不大可能。耐磨复合材料是耐磨材料发展的必然趋势，其基本原理是：选择具有合适强韧性的基体，再在基体中设置高耐磨骨料，最终得到具有优异耐磨性和韧性的复合材料。高硬度陶瓷颗粒是一种理想的高耐磨骨料，具有广阔的应用前景。研究人员对铸造碳化钨、氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硼、ZTA等多种陶瓷颗粒进行了研究，取得了一定的成果，部分成果已经应用于生产实践，但是在技术成熟度、生产稳定性、实际使用效果、工艺难度、生产成本等方面还存在缺陷，限制了它们在耐磨复合材料领域的广泛应用。公开号为CN1236822A的中国专利公开了一种铁或钢基复合材料的生产工艺方法，该方法将SiC、Al2O3、TiB2等与熔融的铁合金熔合，制成中间复合体，再将中间复合体粉碎，然后采用悬浮铸造的方法加入到熔融的铁或钢基体中，使中间复合体与基体金属材料紧密结合，得到颗粒增强铁或钢基复合材料。该方法制备的复合材料中的耐磨颗粒在铸件内分布不均匀，易积聚在上表面或阻滞在转角处，与金属液润湿性差。公开号为CN101112718A的中国专利公开了一种陶瓷颗粒增强铁基复合材料及其制备方法，该方法通过在砂型表面直接放置WC颗粒来实现铸渗效果，得到陶瓷颗粒增强铁基复合材料。该方法存在铸渗厚度有限、颗粒易跑位、只能针对铸型下表面、复合材料表面铸造质量差等缺点。公开号为CN102233422A的中国专利公开了一种复合材料导卫板及其制备工艺，该工艺将粘结剂、合金粉末和陶瓷颗粒混合，搅拌均匀后铺设到导卫板铸型中，浇铸基材金属得到复合材料导卫板。该方法制备的复合材料易出现气孔、夹渣等铸造缺陷，颗粒易跑位。公开号为CN103736559A的中国专利公开了一种用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体及其制备方法，该方法先将刚玉和铁粉烧结成一体的金属基陶瓷增强体，再将2.5～3.5mm的刚玉颗粒与铁粉混合均匀后将混合物料送入烧结窑在一定温度下进行烧制，至铁粉完全熔化为止，然后将烧好的混合物料置入事先制好的模具中，冷却后脱模制得预制体。该方法存在熔化的铁液对刚玉的润湿性差、增强体强度低、铸渗效果差、刚玉韧性差等缺点。公开号为CN101898238A的中国专利公开了一种陶瓷颗粒增强复合耐磨件及其制造方法，该方法将陶瓷颗粒与金属粉混合均匀填充于模具中，将陶瓷颗粒和金属粉连同模具一起放入真空烧结炉内进行烧结，金属粉将陶瓷颗粒粘结在一起形成预制体。该方法存在占用大量模具、烘干后金属粉易掉落分层、制备效率低等缺点。综上所述，高硬度陶瓷颗粒直接作为骨料用于铸件时，往往存在很多问题，最终得到的复合耐磨件性能不佳。若将高硬度陶瓷颗粒、连接材料、粘结剂等混合，制作成具有特定形状、结构和尺寸的耐磨嵌件，铸造时预先将其放置在砂型的相应位置，再浇注金属液将其紧密包裹，即可得到耐磨性能优异的复合铸件。本专利技术公开了一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件及其制作方法，该制作方法效率高，塑形稳定，铸渗效果好，制作得到的陶瓷颗粒增强耐磨嵌件抗高温溃散性好，与金属液的润湿性好，耐磨性能优异。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件及其制作方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件的制作方法，包括以下步骤：1)根据铸件形状确定嵌件的形状、结构和尺寸，采用铝合金制作压制嵌件用模具；2)对氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒进行除油清洗，再进行化学镀镍，清洗，烘干；3)将氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒、铬镍奥氏体不锈钢粉、硼砂、木薯粉和磷酸铝溶液混合均匀，得到嵌件用模料；4)将模料填入步骤1）的模具型腔中，采用震压式脱箱造型机将模料震实压紧，脱模，得到料坯；5)将料坯放入热风炉，充分干燥；6)将干燥过的料坯放入真空烧结炉，进行真空烧结，再冷却出炉，得到陶瓷颗粒增强耐磨嵌件。步骤1）所述的嵌件为具有多个通孔的长方体、扇形体、圆柱体、棱柱体中的一种。所述的嵌件的外形尺寸为（30～500）mm×（30～500）mm×（3～150）mm。所述的通孔的形状为圆形、梅花形、正六边形中的一种，孔径为5～40mm。步骤2）所述的氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒中氧化锆的含量为20wt%～30wt%，颗粒粒径为1～5mm。步骤3）所述的氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒、铬镍奥氏体不锈钢粉、硼砂、木薯粉和磷酸铝溶液的质量比为100：（45～60）：（1.5～3）：（0.3～0.5）：（6～10）。步骤4）所述的震压式脱箱造型机的振动频率为20～30Hz，压力为0.2MPa～0.5MPa。步骤5）中干燥温度为60～90℃，干燥时间为4～6h。步骤6）所述的真空烧结炉内的初始真空度为0.1Pa～1Pa，烧结温度为1300～1390℃，烧结时间为30～60min。本专利技术的有益效果是：1）本专利技术采用的是氧化锆含量为20wt%～30wt%的氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒，其常温下的抗折强度和断裂韧性比氧化铝、碳化硅等陶瓷颗粒更高，耐磨性能优异，与金属液的润湿性好，其成本比碳化钨颗粒低，与金属的热膨胀性能更匹配，使用过程中不易剥落；2）本专利技术采用奥氏体不锈钢粉作为连接材料，可显著改善耐磨嵌件的润湿性和抗高温溃散性；3）本专利技术采用磷酸铝作为粘结剂，中温烧结阶段的粘结强度高，高温烧结阶段无有害物质残留，不会对铸渗性能造成影响，也不会导致铸造缺陷；4）本专利技术采用木薯粉来优化填充塑形性能；5）本专利技术采用震压式脱箱造型的方式来制作嵌件坯，效率高，塑形稳定，强度合适，均匀性好，便于造型时定位和固定。附图说明图1为实施例1的陶瓷颗粒增强耐磨嵌件的断面图。图2为实施例2的陶瓷颗粒增强耐磨嵌件的断面图。图3为实施例3的陶瓷颗粒增强耐磨嵌件的断面图。附图标注说明：1、耐磨嵌件本体；2、通孔。具体实施方式一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件的制作方法，包括以下步骤：1)根据铸件形状确定嵌件的形状、结构和尺寸，采用铝合金制作压制嵌件用模具；2)对氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒进行除油清洗，再进行化学镀镍，清洗，烘干；3)将氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒、铬镍奥氏体不锈钢粉、硼砂、木薯粉和磷酸铝溶液混合均匀，得到嵌件用模料；4)将模料填入步骤1）的模具型腔中，采用震压式脱箱造型机将模料震实压紧，脱模，得到料坯；5)将料坯放入热风炉，充分干燥；6)将干燥过的料坯放入真空烧结炉，进行真空烧结，再冷却出炉，得到陶瓷颗粒增强耐磨嵌件。优选的，步骤1）所述的嵌件为具有多个通孔的长方体、扇形体、圆柱体、棱柱体中的一种。优选的，所述的嵌件的外形尺寸为（30～500）mm×（30～500）mm×（3～150）mm。优选的，所述的通孔的形状为圆形、梅花形、正六边形中的一种，孔径为5～40mm。优选的，步骤2）所述的氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒中氧化锆的含量为20wt%～30wt%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据铸件形状确定嵌件的形状、结构和尺寸，采用铝合金制作压制嵌件用模具；2)对氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒进行除油清洗，再进行化学镀镍，清洗，烘干；3)将氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒、铬镍奥氏体不锈钢粉、硼砂、木薯粉和磷酸铝溶液混合均匀，得到嵌件用模料；4)将模料填入步骤1）的模具型腔中，采用震压式脱箱造型机将模料震实压紧，脱模，得到料坯；5)将料坯放入热风炉，充分干燥；6)将干燥过的料坯放入真空烧结炉，进行真空烧结，再冷却出炉，得到陶瓷颗粒增强耐磨嵌件。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷颗粒增强耐磨嵌件的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据铸件形状确定嵌件的形状、结构和尺寸，采用铝合金制作压制嵌件用模具；2)对氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒进行除油清洗，再进行化学镀镍，清洗，烘干；3)将氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒、铬镍奥氏体不锈钢粉、硼砂、木薯粉和磷酸铝溶液混合均匀，得到嵌件用模料；4)将模料填入步骤1）的模具型腔中，采用震压式脱箱造型机将模料震实压紧，脱模，得到料坯；5)将料坯放入热风炉，充分干燥；6)将干燥过的料坯放入真空烧结炉，进行真空烧结，再冷却出炉，得到陶瓷颗粒增强耐磨嵌件。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：步骤1）所述的嵌件为具有多个通孔的长方体、扇形体、圆柱体、棱柱体中的一种。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述的嵌件的外形尺寸为（30～500）mm×（30～500）mm×（3～150）mm。4.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述的通孔的形状为圆形、梅花形、正六边形中...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军平，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44