一种耐磨陶瓷芯骨及其制备的耐磨衬板和耐磨锤头制造技术

本发明专利技术公开了一种耐磨陶瓷芯骨及其制备的耐磨衬板和耐磨锤头，耐磨陶瓷芯骨包括如下质量百分比的各组分：8～15％的二氧化硅、25～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、3％～6％的铁基粉末和4～6％的粘结剂。本发明专利技术获得一种成本低和耐磨性能性能好的新型金属基陶瓷复合材料，所制备的铁基耐磨铸件具有强度、硬度高，耐磨性等良好性能。

A wear-resistant ceramic core bone and a wear-resistant liner and a wear-resistant hammer prepared for the core.

The invention discloses a wear-resistant ceramic core and its preparation of wear resistant lining board and wear-resistant hammer, wear-resistant ceramic core group comprises the following points: three mass percentage of binder oxidation of 8 ~ 15% and 25 ~ 40% silica, two aluminum, 40% ~ 50%, 3% ~ zirconia powder 6% and 4 ~ 6%. The invention obtains a new metal matrix ceramic composite material with low cost and good wear resistance performance, and the iron based wear-resistant casting has good strength, hardness and wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨陶瓷芯骨及其制备的耐磨衬板和耐磨锤头
本专利技术属于金属陶瓷复合耐磨材料领域，具体涉及一种耐磨陶瓷芯骨及其制备的耐磨衬板和耐磨锤头。
技术介绍
当前的耐磨件的大部分使用的是高锰钢或者是其他的无机非金属制成的耐磨件。其主要用于要求耐磨性特别好并在冲击与压力条件下工件的零部件。这样耐磨件其缺点与优点鲜明，金属耐磨件可直接由铸造等加工方法获得铸件，其成型方法较为简单，并且具有一定的韧性。但是其耐磨性与陶瓷件还是有一定的差距。陶瓷件的耐磨性出色，但是其在收到冲击力的时候就表现出了韧性明显不足的缺点。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种耐磨陶瓷芯骨及其制备的耐磨衬板和耐磨锤头，目的是使芯骨同时兼容金属的韧性及陶瓷的耐磨性，提高使用性能。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种耐磨陶瓷芯骨，包括如下质量百分比的各组分：8～15％的二氧化硅、25～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、3％～6％的铁基粉末和4～6％的粘结剂。优选的，耐磨陶瓷芯骨包括如下质量百分比的各组分：10％的二氧化硅、30～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、5％的铁基粉末和5％的粘结剂。所述粘结剂为水溶性树脂。所述芯骨为多孔骨架。多孔骨架，为提高性能的关键，也是ZGMn13高锰钢所铸渗的基体。所述多孔骨架为方形或网状的多孔骨架。一种耐磨衬板，采用所述耐磨陶瓷芯骨与高锰钢铸造而得，所述耐磨陶瓷芯骨为方形多孔骨架，且耐磨陶瓷芯骨占衬板的质量百分比为8～10％。该耐磨衬板是高锰钢铸渗到芯骨骨架中获得的耐磨铸件，硬度及耐磨性有显著的提高。所述耐磨陶瓷芯骨的孔状间隙为5-10mm，所述高锰钢为ZGMn13。一种耐磨锤头，采用所述耐磨陶瓷芯骨与高锰钢铸造而得，所述耐磨陶瓷芯骨为网状多孔骨架，且耐磨陶瓷芯骨占锤头的质量百分比为8～10％。该耐磨锤头是高锰钢铸渗到芯骨骨架中获得的耐磨铸件，硬度及耐磨性有显著的提高。所述耐磨陶瓷芯骨的壁厚为20mm，所述高锰钢为ZGMn13。所述耐磨陶瓷芯骨采用铸造陶瓷过滤网的制造工艺制得。本专利技术的有益效果：1、本专利技术获得一种成本低和耐磨性能性能好的新型金属基陶瓷复合材料，所制备的铁基耐磨铸件具有强度、硬度高，耐磨性等良好性能；2、在同种条件下，其使用寿命是为其他的2.5-3倍；3、同样的耐磨铸件同时兼容了金属的韧性及陶瓷的耐磨性，显著提高了材料的使用性能；4、有效的提高材料的各种性能，尤其耐磨性能显著，相同的耐磨件充分体现了其高性价比。附图说明本说明书包括以下附图，所示内容分别是：图1是本专利技术实施例1的结构示意图；图2是本专利技术实施例2的结构示意图。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。一种耐磨陶瓷芯骨，包括如下质量百分比的各组分：8～15％的二氧化硅、25～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、3％～6％的铁基粉末和4～6％的粘结剂。优选的，耐磨陶瓷芯骨包括如下质量百分比的各组分：10％的二氧化硅、30～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、5％的铁基粉末和5％的粘结剂。上述粘结剂优选为水溶性树脂，目的是使其作为干态时的连接剂，使陶瓷粉末颗粒形成特定形状的多孔骨架。下面通过具体的优选实施例进行说明：实施例1如图1所示，一种采用金属铸渗的方法制造的耐磨衬板，其铸渗的金属材料为ZGMn13，芯骨材料包括如下质量百分比的各组分：5％的Fe粉、10％的SiO2、30％的Al2O3、50％的ZrO和5％的水溶性树脂。各组分可通过市场购买而得，且各组分的粒径在0.7mm～5.5mm之间，粒径过大或过小不利于芯骨成型铸造，具体通过电熔法将5％的Fe粉、10％的SiO2、30％的Al2O3、50％的ZrO融合，之后与水溶性树脂一起注入合适形状的铸模中，芯骨的孔状间隙为10mm左右，凝固后构成陶瓷芯骨。其后将芯骨置于铸型之间，把熔炼好的ZGMn13按正常的铸造工艺注入其间隙获得新型的耐磨衬板，耐磨衬板中芯骨的质量百分比为8～10％。经过水韧处理后的耐磨衬板，其硬度在60HRC以上，其硬度提高了50％以上。其使用寿命是普通ZGMn13耐磨衬板的2～3倍。实施例2一种采用金属铸渗的方法制造的耐磨锤头，其材料成分为ZGMn13，芯骨材料包括如下质量百分比的各组分：5％的Fe粉、10％的SiO2、40％的Al2O3、40％的ZrO、5％的水溶性树脂。采用铸造陶瓷过滤网的制造工艺将上述配料制成与滤网类似的多孔型的饼状的芯骨，由于锤头此类铸件通常为大铸件，需要将其芯骨制作成如图2所示的这种无规律多孔型的，再把熔融好的ZGMn13浇注到做好的芯骨中，耐磨锤头中芯骨的质量百分比为8～10％，芯骨的壁厚设为20mm，既能保证ZGMn13能在常压下完全铸渗到芯骨之中，获得充型完整的铸件，同时其材料的热膨胀系数较小，减小了在高冲击条件作用下产生裂纹的风险。金属材料具有一定的韧性，陶瓷材料的耐磨性能很强，所以为了获得比陶瓷韧性好的耐磨材料，制造了这种铁基陶瓷耐磨铸件。其中SiO210％、Al2O340％、ZrO40％就是陶瓷的基本原料，用这些原料来获得多孔的陶瓷芯骨，作为新型耐磨材料的内衬。5％的水溶性树脂是作为粘结剂，使陶瓷粉末颗粒形成特定形状的多孔骨架。5％的铁基粉末均匀的分布在陶瓷芯骨架上，将溶渗的金属液与骨架更好的结合，浇注的金属液与铁基粉末同属于金属，所在结合能力远超过金属与陶瓷的结合。这样有效的避免了因结合能力差而产生的不必要的机械缺陷。性能分析1、锤头经水韧处理后，用砂轮切片机将铸渗陶瓷芯骨的结合部位切开，肉眼观察，陶瓷颗粒弥散分布在金属基体中，无气孔等缺陷。检测剖面的硬度发现，陶瓷颗粒周边的硬度HB305～325，其他部位的硬度HB205～225。反映出陶瓷颗粒有效的提高了周边金属基体的硬度。陶瓷颗粒周边的硬度提高至HRC60～63。2、耐磨衬板与耐磨锤头这两种采用上述方法获得的耐磨铸件，其与对偶材料作用的部位是由高锰钢与骨架交错构成的表面，而这些骨架通过氧化铝、氧化锆这样的氧化物组成，这些氧化膜有效的直接隔绝了对偶材料与耐磨铸件之间的接触，起到了积极的耐磨作用。综上两个实例，分析得出了此耐磨材料的耐磨铸件之所以较原先的耐磨件耐磨性提高的原因有以下几点：1、陶瓷相制成的骨架在液态金属的浇入后会产生大量的微小的颗粒。在液态金属中异质形核，起到弥散强化的作用，从而提高了耐磨性，2、陶瓷材料中含有金属物其氧化膜对耐磨材料是有利的，能起到一定的及减磨作用，隔绝了摩擦材料与对偶材料之间的直接接触，使磨损量减小，从而提高了耐磨性。本专利技术制备的铁基耐磨衬板和耐磨锤头具有提高高锰钢耐磨铸件的硬度及耐磨性等性能；使其使用耐磨性提高为其他的耐磨铸件的50％以上；其使用寿命是一般耐磨件的2.5～3倍；价格低廉，节约成本。其性能指标参数(如下表1)为：σb＝400Mpa，σs＝120Mpa，αk＝30J，HRC＝60以上。表1以上结合附图对本专利技术进行了示例性描述。显然，本专利技术具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本专利技术的方法构思和技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨陶瓷芯骨，包括如下质量百分比的各组分：8～15％的二氧化硅、25～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、3％～6％的铁基粉末和4～6％的粘结剂。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨陶瓷芯骨，包括如下质量百分比的各组分：8～15％的二氧化硅、25～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、3％～6％的铁基粉末和4～6％的粘结剂。2.根据权利要求1所述耐磨陶瓷芯骨，其特征在于，包括如下质量百分比的各组分：10％的二氧化硅、30～40％的三氧化二铝、40％～50％的氧化锆、5％的铁基粉末和5％的粘结剂。3.根据权利要求1或2所述耐磨陶瓷芯骨，其特征在于，所述粘结剂为水溶性树脂。4.根据权利要求1或2所述耐磨陶瓷芯骨，其特征在于，所述芯骨为多孔骨架。5.根据权利要求4所述耐磨陶瓷芯骨，其特征在于，所述多孔骨架为方形或网状的多孔骨架。6.一种耐磨衬板，其特征在于，采用权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴知章，李光恒，郑京京，张序，
申请(专利权)人：安徽信息工程学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34