一种制造技术

本发明专利技术提供了一种

【技术实现步骤摘要】
一种Al2O3/Cr3C2复合陶瓷颗粒的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种
Al2O3/Cr3C2复合陶瓷颗粒的制备方法，尤其涉及一种应用于陶瓷颗粒
/
铁基复合耐磨材料制备的
Al2O3/Cr3C2复合陶瓷颗粒的制备方法，属于工程陶瓷制备领域
。

技术介绍

[0002]磨损是金属零件和机械设备失效的三大方式磨损
、
腐烛
、
疲劳之一
。
在冶金
、
矿山
、
煤炭
、
建材
、
农机
、
电力等领域，其破碎研磨设备中的很多零件如衬板
、
锤头
、
磨球等在运行过程中，受到矿石
、
沙石等各种磨料的强烈磨损，磨损严重，增加了许多生产成本
。
目前，为了提高以上磨损零件的使用寿命，常采用较高硬度铁基金属材料制备该类零件：如高铬铸铁
、
合金钢
、
高锰钢等材料
。
随着科技的发展，工业生产中对耐磨零件的使用寿命的要求越来越高，单相的铁基耐磨材料在很多应用领域已经不能够满足工业生产的需求
。
[0003]陶瓷材料与铁基金属材料相比，具有硬度高
、
高温稳定性好
、
化学性质稳定等特点，近
30
年来，在科学界进行了大量的陶瓷颗粒增强铁基复合材料的研究，研究结果表明：在铁基材料中复合一定数量的硬质陶瓷颗粒，在一定的磨损条件下，陶瓷颗粒因为其较高的硬度，具有更低的磨损率，在工作面处会逐渐高出铁基体，从而对其周围的铁基金属产生一定的保护作用，从而大幅度提高复合材料的耐磨性能
。
[0004]目前，
Al2O3陶瓷颗粒增强铁基复合材料，因为其原材料价格相对便宜
、
综合力学性能较好等特点，是应用最为广泛的陶瓷
/
铁基复合耐磨材料
。
熔铸法因为工艺相对简单，可以制备大型及形状较为复杂的
Al2O3陶瓷颗粒
/Fe
基复合材料构件等优点，是工业上
Al2O3陶瓷颗粒
/Fe
基复合耐磨材料的主要制备方法，其具体工序如下：先将一定粒度的
Al2O3颗粒均匀拌和上专用粘接剂后，在模具中成型成所需形状的多孔陶瓷预制体，粘接剂固化后脱模，获得多孔的
Al2O3陶瓷颗粒预制体
。
然后根据复合耐磨材料的服役要求，将
Al2O3陶瓷颗粒预制体固定在铸模砂型的指定部位，再将设计配方的铁合金熔体浇注于砂型中，铁水通过表面张力填充
Al2O3陶瓷颗粒之间的空隙，获得
Al2O3陶瓷颗粒
/Fe
基复合材料
。
[0005]使用铸渗法制备
Al2O3陶瓷
/Fe
基复合材料的前提要求铁基金属液可以润湿
Al2O3陶瓷颗粒预制体，然而铁基金属材料与
Al2O3陶瓷材料在其组成上完全不同，原子键结构的不同，铁基金属的键结构是金属键，
Al2O3陶瓷则是离子键，电子配位非常稳定，这就导致铁基金属和
Al2O3陶瓷之间润湿性差，在铁水浇铸过程中因为铁水与
Al2O3陶瓷颗粒浸润不良而产生大的气孔和空洞等缺陷，所制备的
Al2O3陶瓷颗粒
/Fe
基复合材料往往低于
150MPa
，极大的影响了复合材料使用的领域及安全性
。
[0006]目前工业生产上较成熟的解决该问题的方法是对
Al2O3陶瓷颗粒表面进行金属改性：镀覆一层金属元素，如
Ni、Ti
和
Cr
等
。
但是增加表面改性工序后，镀膜
Al2O3陶瓷颗粒制备成本大幅度提高，同时金属膜与
Al2O3陶瓷颗粒结合界面为物理结合，结合力差，复合材料服役过程中，容易在金属膜与
Al2O3陶瓷颗粒界面处产生脱粘，镀膜后对复合材料的抗弯强度提高有限
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是，设计一种
Al2O3/Cr3C2
复相陶瓷颗粒，通过在
Al2O3
陶瓷颗粒原料配制中引入一定量的
Cr3C2
和专用助烧剂，在高温烧结，获得
Al2O3/Cr3C2
复相陶瓷颗粒
。
由于复合陶瓷颗粒中含有一定量的与熔融铁水润湿性良好的
Cr3C2
晶粒，能提高在铁水浇铸过程中复相陶瓷颗粒与铁水的润湿性，解决铁水与
Al2O3/Cr3C2
复相陶瓷颗粒制备的多孔陶瓷预制体的浸润不良而产生大的气孔和空洞等缺陷
,
同时提高复合材料的抗弯强度
。
[0008]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0009]一种
Al2O3/Cr3C2复合陶瓷颗粒的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1
将助烧剂的原料球磨，获得熔炼原料；
[0011]所述助烧剂的原料按质量百分比计包括
SiO
2 70
‑
74wt
％
、B2O
3 10
‑
12wt
％
、Na2CO
3 10
‑
12wt
％
、Fe2O
3 3
‑
5wt
％
、
和
TiO
2 3
‑
5wt
％；
[0012]S2
将所述熔炼原料加热至
1500
‑
1550℃
，保温
、
水淬得到玻璃料，然后球磨，得到助烧剂粉体；
[0013]S3
将
Al2O3粉体
、Cr3C2粉体
、
助烧剂粉体和黄糊精粉混合后球磨，并在球磨过程中喷入
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒的原料质量5‑6％的水，得到
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒的干压料；
S4
将干压料模压成型后破碎，得到
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒坯体；
[0014]S5
将
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒坯体于保护气氛下于
1300
‑
1350℃
烧结，得到
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒；所述
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒用于作为增强颗粒，经粘接后浇铸铁合金以制备铸件
。
[0015]所述
S1
中的球磨的速度为
80
‑
150r/min
；
[0016]所述
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Al2O3/Cr3C2复合陶瓷颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
将助烧剂的原料球磨，获得熔炼原料；所述助烧剂的原料按质量百分比计包括
SiO
2 70
‑
74wt
％
、B2O
3 10
‑
12wt
％
、Na2CO
3 10
‑
12wt
％
、Fe2O
3 3
‑
5wt
％
、
和
TiO
2 3
‑
5wt
％；
S2
将所述熔炼原料加热至
1500
‑
1550℃
，保温
、
水淬得到玻璃料，然后球磨，得到助烧剂粉体；
S3
将
Al2O3粉体
、Cr3C2粉体
、
助烧剂粉体和黄糊精粉混合后球磨，并在球磨过程中喷入
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒的原料质量5‑6％的水，得到
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒的干压料；
S4
将干压料模压成型后破碎，得到
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒坯体；
S5
将
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒坯体于保护气氛下于
1300
‑
1350℃
烧结，得到
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒；所述
Al2O3/Cr3C2复相陶瓷颗粒用于作为增强颗粒，经粘接后浇铸铁合金以制备铸件
。2.
如权利要求1所述的
Al2O3/Cr3C2复合陶瓷颗粒的制备方法，其特征在于：所述
S1
中的球磨的速度为
80
‑
150r/min
；所述
S1
中的球磨的球料比为
1.2:1
；所述
S1
中的球磨的时间为
30
‑
60min。3.
如权利要求1所述的
Al2O3/Cr3C2复合陶瓷颗粒的制备方法，其特征在于：所述
S2
包括将所述熔炼原料以3‑
6℃/min
的速度，升温到
1000
‑
1050℃
，然后再以4‑
5℃/min
的速度升温到
1500
‑
1550℃
的步骤
。4.
如权利要求1所述的
Al2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢寿安，王灿，吕杰，张军让，
申请(专利权)人：优钢新材料科技湖南有限公司，
类型：发明
国别省市：