[发明专利]一种橡胶中镶嵌陶瓷的耐磨复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在橡胶基体上镶嵌陶瓷的耐磨复合材料及其制备方法，属于复合材料技 术领域。

背景技术

在冶金、电力、建材、机械、化工等行业，耐磨橡胶和陶瓷常被用于制作耐磨部件，如 耐磨衬板、输送带、管道等。橡胶材料的弹性形变大，弹性模量极小；橡胶的泊松比大，形 变时体积几乎不变。橡胶不仅广泛用于车辆轮胎的制造，而且也用于贮仓、漏斗、滑槽等装 置耐磨部件的制造。申请号为93111075.0的中国发明专利“轻重负荷型冷料用超耐磨橡胶衬 板及制造方法”，以天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶为胶料，选用适量的活化剂、促进剂、软 化剂、老化剂、硫化剂、增塑剂、补强剂和补强填充剂为配合剂，按合理的配方和加料顺序、 工艺过程制造出了耐磨衬板。申请号为94211291.1的中国实用新型专利“一种输送带”，在 橡胶内设有金属网骨架，该金属网骨架的主要作用是保证输送带在300℃高温下不变形，不 断裂。申请号为200710179841.3中国发明专利“一种耐磨橡胶复合材料的制备方法”，采用 石墨改性技术，发明了石墨/橡胶复合材料，制备出了性能优异、低摩擦系数、高耐磨性的橡 胶复合材料。橡胶耐磨衬板具有成本低、重量轻、易安装、维修方便、寿命长、韧性和塑性 好、耐冲击等优点。

陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等优点，上述性能远远 优于金属材料和橡胶等高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一个致命弱点。因此，陶瓷材 料只适于冲击载荷不大的工况。如中国实用新型专利ZL03207616.9“焊接式耐磨陶瓷片”， 其陶瓷片由氧化铝粉经高温烧制工艺制作，在陶瓷片的中部设有1～2个圆锥形焊接孔，采用 塞焊工艺连接到耐磨构件上，若干块连接形成整体。该专利解决了将陶瓷片粘贴于磨损部位， 使用中容易脱落的问题。

将陶瓷材料与其他材料复合，制成复合材料，以克服陶瓷材料脆性大，不耐冲击的缺陷。 申请号200910015174.4的中国发明专利“一种金属陶瓷复合耐磨材料及其制备方法”，采用 特殊结构设计的耐磨陶瓷块，利用焊接技术将耐磨陶瓷块与金属基体连接起来，制成金属陶 瓷复合耐磨材料。申请号200910016354.4的中国发明专利“金属中镶嵌陶瓷的耐磨材料及其 制备方法”，耐磨陶瓷块的结构特殊设计成工作段、定位段，采用粘接或热装技术与金属基板 连接，制成金属中镶嵌陶瓷的耐磨材料。金属与陶瓷复合提高了陶瓷的耐冲击性能，但在载 荷的冲击动量较大的工况下，由于金属变形的变形能力差，容易造成陶瓷材料的成块脱落。 并且，金属的重量较陶瓷大，制成的金属陶瓷复合材料的重量也远大于陶瓷材料，使得安装 不甚方便。申请号为93233642.6的中国实用新型专利“耐磨陶瓷橡胶衬板”提出了将陶瓷顶 板和橡胶层底板通过粘胶层粘接制成耐磨衬板的技术，作为耐磨工作层的陶瓷顶板由于在横 向没有橡胶的缓冲，容易在冲击载荷作用下，成块脱落。申请号为95247096.9的中国实用新 型专利“陶瓷橡胶复合衬板”则是将陶瓷块、橡胶板、金属板通过热硫化粘接到一起，与申 请号为93233642.6的中国实用新型专利类似容易在冲击载荷作用下，成块脱落。申请号为 01276122.2中国实用新型专利“陶瓷橡胶耐磨复合板”、申请号为92107080.2实用新型专利 “一种耐磨陶瓷橡胶衬板”、申请号为200820059180.0实用新型专利“一种耐磨陶瓷橡胶衬 板”、均是将陶瓷块粘接到橡胶表面上，而不是将陶瓷嵌入橡胶内部。

由橡胶和陶瓷制成复合材料，充分利用了橡胶弹性变形大，可吸收冲击载荷的能量，减 缓物料的冲击作用，而且陶瓷的高耐磨性将大大延长耐磨件的使用寿命。橡胶的质量轻，橡 胶和陶瓷复合材料整体质量也小于金属与陶瓷的复合材料，便于安装，特别是现场的安装维 修。但橡胶与陶瓷的复合材料的耐热性能不如金属与陶瓷的复合材料。

随着机械零部件使用工况的日益苛刻，特别是物料落差大，冲击动量大，耐磨件的磨损 相当严重；有些象输送物料等的设备，要求耐磨件的质量轻，耐磨件安装容易。因此，用户 对耐强冲击、高耐磨、质量轻的耐磨件的需求也比较迫切。

发明内容