[发明专利]纳米复合陶瓷衬里材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机非金属材料技术领域，具体涉及一种纳米复合陶瓷衬里材 料及其制备方法。

背景技术：

在工业生产中，磨损、腐蚀作为工件失效的主要形式，会造成机械设备运 转效率降低、工件更换维修频繁、能源消耗增加等。由于磨损、腐蚀而造成的 经济损失是十分惊人的。据美国材料政策委员会测算，美国每年由于磨损造成 的经济损失约150亿美元。我国燃煤发电厂的数量相当多，然而燃煤发电锅炉 受热面管壁由于受到高温磨损、氧化、腐蚀和冲蚀的影响，使锅炉管壁严重减 薄，极易造成泄漏和爆管事故。据有关资料报道，我国100MW以上机组，由于 腐蚀和冲蚀磨损使锅炉管壁减薄，导致锅炉管道爆破造成的停机抢修时间，约 占整个机组非计划停用时间的40％左右，占锅炉设备本身非计划停运时间的70 ％以上。这不仅给国家的经济造成了巨大的损失，还给电力供应不足的现状带 来更大的压力。

在冶金、电力、石化、矿山、建材等行业的输料、排灰、除尘热工设备中需 用大量的耐磨材料，目前，这些材料包括高锰、高铬或耐磨铸铁、粘贴陶瓷、 衬耐磨橡胶、硬质合金等，这些材料对提耐磨零部件寿命起到了很好的作用， 但这些材料的不足是耐磨性提高不理想，重量重、强度和冲击韧性普遍较低等， 使许多重要耐磨设备使用效果不理想。

进入21世纪，纳米材料技术是深刻影响人类和社会经济发展的重大技术之 一。当物质的特征尺寸减小到1至100纳米时，由于其量子效应、物质的局域 性及巨大的表面及界面效应，使物质的很多性能发生巨变，呈现出许多既完全 不同于宏观物体，也不同于单个孤立原子的奇异现象。近年来，人们将纳米材 料引进涂料产品之中，充分发挥了纳米材料的纳米效应。纳米二氧化钛、纳米 二氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、纳米氧化铁、纳米氧化锡、纳米氧化锆、 纳米金属粉、纳米乳液等10多种纳米材料均可在涂料中应用，制备各具特色的 高品质涂料，可应用于高层建筑、豪华轿车、军械装备、远洋轮船、家装及医 院病房等国防军工及日常生活等各个方面，发挥特殊的积极作用。众所周知， 陶瓷材料的耐磨性能远优于金属合金材料。a-Al₂O₃具有良好的耐磨性和化学稳 定性，是最重要的陶瓷原料之一。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种具有良好的耐热 性能和介质腐蚀性能的纳米复合陶瓷衬里材料及其制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种纳米复合陶瓷衬里材料，其特征在于：该纳米复合陶瓷衬里材料各组 分的重量百分比为：

粒度为30～80um的SiO2       30～35％

粒度为5～20mm的α-AL₂O₃    35～40％

粒度为20～60um的α-AL₂O₃   15～20％

粒度为40～70nm的γ-AL₂O₃   3～6％

粒度为20～50um的V₂O₅       1～3％

粒度为250～300um的氟硅酸钠 3～5％。

一种上述的纳米复合陶瓷衬里材料的制备方法，其特征在于：在SiO₂微粉 中，加入毫米级α-AL₂O₃、微米级α-AL₂O₃和纳米级γ-AL₂O₃，并加入V₂O₅，以 毫米级α-AL₂O₃为骨科，以微米级α-AL₂O₃为填料，以纳米级γ-AL₂O₃为化学性 剂，添加V₂O₅降低陶瓷材料的烧结温度；然后在球磨机中进行球磨，充分混合 后，加入氟硅酸钠做为促凝剂，再次充分混合，混合均匀后即包装入袋。

在球磨机中进行球磨的时间为1-2小时。

与现有技术相比，本发明的优点在于：