一种改善碳化硅陶瓷生产设备高磨损的方法技术

本发明专利技术涉及“一种改善碳化硅陶瓷生产设备高磨损的方法”，属特种陶瓷加工领域。一种改善碳化硅陶瓷生产设备高磨损的方法，其特征在于：在与碳化硅泥料接触的设备、模具表面附着一层高硬度合金材料或是高硬度陶瓷材料镀层，提高设备、模具表面的硬度。本发明专利技术同时还在泥料中加入调合助剂和有机粉料，使泥料硬度降低，表面光滑，因此泥料在挤出时，摩擦力降低，减少了对设备、模具的磨损。采用上述方法后，设备、模具的使用寿命大大提高了。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特种陶瓷加工领域，特别是涉及。
技术介绍
碳化硅是一种无机非金属材料，由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高 温强度等特点，用于各种要求耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件中，已成为一种重要的工程 材料，在机械、冶金、化工、电子等部门得到广泛的应用。碳化硅陶瓷制品采用常压烧结方 法，用较高的烧结温度烧结碳化硅的毛坯，使之达到较高的密度，所得到的碳化硅陶瓷烧结 体耐腐蚀性、抗氧化性能及高温强度均较高，在160(TC时强度不降低。因而其制品特别适合 于耐磨、耐腐蚀和耐高温的场合使用，如密封环、磨介、喷砂嘴、防弹板等。但是碳化硅毛 坯的制法多采用挤出成型工艺，由于碳化硅材料的高硬度，而我们普通的设备钢材的硬度都 比碳化硅材料要低，因此生产碳化硅毛坯的设备、模具的磨损问题是制约着碳化硅蜂窝陶瓷 能否工业化生产的关键。
技术实现思路
针对上述领域中的缺陷，本专利技术从两设备或模具和毛坯生产泥料两方面着手来解决生产 碳化硅毛坯的设备、模具的高磨损问题， 一方面针对生产碳化硅泥料的设备、模具进行改进， 提高生产毛坯的设备、模具的耐磨性，从而提高设备和模具的使用寿命；另一方面在不降低碳化硅制品各类性能的情况下，提高碳化硅毛坯生产泥料的润滑性、流动性，对于多孔碳化 硅材料还可以通过降低成型泥料中碳化硅的含量来降低泥料对设备或模具的磨损。，其特征在于在与碳化硅泥料接触的设备、 模具表面附着一层高硬度合金材料或是高硬度陶瓷材料镀层。所述高硬度合金材料为镍磷合金、金属钨或钛合金，高硬度陶瓷材料为碳化硅、碳化钨 或金刚石。所述镀层厚度为5—50um。所述附着方法是采用通过气相沉积法、化学镀法或热喷涂法。 所述高硬度陶瓷材料为碳化钨，附着方法是气相沉积法。 所述高硬度陶瓷材料为碳化硅，附着方法是化学镀法。所述高硬度陶瓷材料为金刚石，附着方法是热喷涂法。所述碳化硅泥料中添加有分散剂、表面活性剂或/和润滑剂调和助剂，所述泥料中碳化硅 含量不低于80%。所述调和助剂包括聚氨酯、丙烯酸酯、非离子表面活性剂(如聚醚)、硅油、硅油 改性物中的一种或多种。所述碳化硅泥料中还加入有一种或多种有机树脂或淀粉粉体。本专利技术通过对与碳化硅泥料接触的设备表面附着一层高硬度材料，如高硬度合金或高硬 度陶瓷材料，提高设备材料接触面的硬度，以此提高设备材料的耐磨损性。本专利技术采用气相 沉积法或是化学镀法或是热喷法，上述方法所得的附着层均匀且附着力强，不易脱落。气相 沉积法采用如下步骤首先将须加工的设备(设备指须镀层面)或模具用特制的表面活性剂 配合超声波进行清洗，将镀层面上的污渍和铁锈清洗干净，然后凉干。将须镀层的工件安放 在气相沉积设备的载物台上，设备不须镀层的面先用隔离膜贴上。然后按照常规的气相沉积 法开启设备，使气化的镀层材料沉积在须镀层的设备或模具表面。镀层的的厚度可以根据时 间来控制，具体的镀层厚度为设备或模具的加工尺寸与设计尺寸之间的差。化学镀法是采用 如下步骤将须镀层的设备或模具按照以上的方法清洗干净，将不需要镀层的面用隔离膜进 行隔离。然后将设备或模具完全浸入化学镀液中，按照常规的化学镀取样测试的方法来控制 镀层的厚度，镀层厚度达到要求后，将设备或模具取出，将表面的残液用清水清洗干净。如 果需要进一步硬化设备或模具，可以将设备或模具在300—400'C的烘箱中保温3—10小时，这样对模具的硬度以及镀层与模具基体间的结合力都起到进一步增强的作用。热喷法采用如下步骤利用某种形式的热源将金刚石喷涂材料加热，使之形成熔融状态的微粒，这些微粒 在动力的作用下，以一定的速度冲击并沉附在基体表面上，形成具有一定特性的镀层，从而 增强设备、模具的耐磨蚀性。同时本专利技术进一步将碳化硅泥料的硬度降低，在碳化硅泥料中加入聚氨脂、丙烯酸脂、 聚醚、非离子表面活性剂、硅油、硅油改性物(羟基改性硅油，环氧改性硅油，聚醚改性硅 油)这类物质添加到泥料中后，在泥料调和时会在泥料中无机原料碳化硅的表面形成一层润 滑的膜，这样在生产毛坯的过程中，碳化硅粉体与设备或模具之间就不会直接接触，这样可 以大大的降低设备或模具的磨损，同时无机原料粉体粒子间的分散性和润滑性的增强，使毛 坯生产泥料的流动性大大的增强，这样也会大大的降低对设备或模具的磨损。如果是用碳化 硅材料来生产多孔质的陶瓷材料时，另一种做法是在按上面方法配置好的无机原料中加入一 种或多种有机的树脂类或淀粉类粉体，这样可以降低碳化硅粉体的浓度，从而降低泥料对设备、模具的磨损，而且由于在烧成过程中，有机粉体都会被烧掉，这样不但不会改变陶瓷的 性能，还有利于多孔碳化硅陶瓷体气孔率的进一步提高，此法特别适用于生产碳化硅多孔陶 瓷。在采用上述两种结合方式的情况下，挤出设备的使用寿命大大提高了。实验证明，镀层 的方法单独使用可以提高设备或模具的使用寿命2—4倍，再在泥料中添加调和助剂可以提高4一5倍的使用寿命，如果再结合添加有机粉体，可以再提高使用寿命5—8倍。 具体实施方法下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例l气相沉积法镀层材料碳化鸽，镀层厚度50 um采用如下步骤首先将须加工的设备(设备指须镀层面)或模具用表面活性剂配合超声波进行清洗，将镀层面上的污渍和铁锈清洗干净，然后凉干。将须镀层的工件安放在气相沉 积设备的载物台上，设备不须镀层的面先用隔离膜贴上。然后按照常规的气相沉积法开启设 备，使气化的镀层材料沉积在须镀层的设备或模具表面。镀层的的厚度可以根据时间来控制， 具体的镀层厚度为设备或模具的加工尺寸与设计尺寸之间的差。实施例2化学镀法镀层碳化硅，镀层厚度25 um采用如下步骤将须镀层的设备或模具按照以上的方法清洗干净，将不需要镀层的面用隔离膜进行隔离。然后将设备或模具完全浸入化学镀液中，按照常规的化学镀取样测试的方 法来控制镀层的厚度，镀层厚度达到要求后，将设备或模具取出，将表面的残液用清水清洗干净。如果需要进一步硬化设备或模具，可以将设备或模具在300—40(TC的烘箱中保温3— 10小时，这样对模具的硬度以及镀层与模具基体间的结合力都起到进一步增强的作用。 碳化硅泥料中加入占总重量为5%聚氨酯，3%的非离子表面活性剂聚醚，2%的硅油。 实施例3热喷法 镀层金刚石，镀层厚度5um采用如下步骤1. 设备、模具表面的处理在压縮空气的作用下，将经过筛选的带有棱角的石英砂， 经过砂桶、胶管砂气混合后，高速冲击工件表面，除去了基体表面的锈等氧化物达到使基体 表面凹凸不平的目的。2. 热喷金刚石，以喷枪(选用中速喷枪，喷枪嘴为2.2mm，空气帽为6. Omm)中的压 縮空气为原动力，在驱动装置推动下，金刚石粉(进料速度调整为2-3m/min)通过喷嘴，在 氧—乙炔焰(氧气压力6-8Kg/cm2，乙炔压力1.4-1.5Kg/cm2)的加热下，成为熔融体，借压5縮空气使之雾化成微粒并喷射到设备、模具表面上，形成热喷涂金刚石保护层,镀层厚度5 um。 喷射距离取20-30cm,喷射角度取IO。 -20°,这样就避免了因角度过大而导致喷涂层结构松 散、脱落现象。由于喷砂后的基体表面凹凸不平散热收縮后的金属涂层能牢固地附在工件 表面。碳化硅泥料中加入占总重量为5%的丙烯酸(甲)酯，3%的硅油，8%石墨粉，4%淀粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善碳化硅陶瓷生产设备高磨损的方法，其特征在于：在与碳化硅泥料接触的设备、模具表面附着一层高硬度合金材料或是高硬度陶瓷材料镀层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：潘吉庆，
申请(专利权)人：北京创导奥福精细陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]