[发明专利]一种金属基复合陶瓷衬板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨陶瓷衬板，具体的说是一种金属基复合陶瓷衬板及其制备方法。

背景技术

耐磨陶瓷片因地域和习惯不同所以有很多别名，比如瓷片、衬片、陶瓷马赛克、氧化铝衬片、高铝衬片等，是一种以氧化铝为主体的材料,辅加其它稀有金属氧化物为溶剂，经过高温1700℃烧结成的，广泛应用于火电、钢铁、冶炼、机械、煤炭、矿山、化工、水泥、港口码头等企业的输煤、输料系统、制粉系统、排灰、除尘系统等一切磨损大的机械设备上。

现有技术中的耐磨陶瓷片主要以三氧化二铝为陶瓷相的金属陶瓷材料组成，其具备了陶瓷的基本性能，即硬度很高且耐高温，因此用这种材料制得的耐磨陶瓷片在高温条件下的硬度和耐磨性均得到了保障，但是由于其韧性较差，使用过程中容易引起开裂而失效，使得其使用寿命缩短，不仅影响生产效率，而且变相提高了生产的成本。

与三氧化二铝相比，二氧化锆虽然硬度较低，但是具备较高的韧性。锆刚玉是由刚玉和氧化锆在2000℃以上的高温条件下合成的高强度高韧性材料，其具有与三氧化二铝相近的硬度，且韧性有了很大的提高，在陶瓷材料中添加锆刚玉，能明显的抑制陶瓷材料的脆性断裂，同时显著提高材料的抗热震性能。

发明内容

本发明为解决现有耐磨陶瓷块韧性差，在使用过程中易开裂的问题，提供了一种金属基复合陶瓷衬板及其制备方法，该金属基复合陶瓷衬板是通过在陶瓷增强体中浇注金属液体，使得金属相浸润到陶瓷颗粒的间隙中奖陶瓷颗粒包裹，在保持硬度和耐磨性的前提下，其韧性和抗热震性能都得到了提高。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种金属基复合陶瓷衬板，由锆刚玉、高铬铁粉和铁粉经电熔后注入具有多个贯通浇注孔的金属基陶瓷增强体形成，电熔时加入各种物料的粒度和重量百分比是：

粒度2－5㎜的锆刚玉  15－30％；

粒度150－500um的高铬铁粉  20－50％；

粒度44－150μm的铁粉  35－50％；

其中：锆刚玉中的Al₂O₃≥ 68.0％，ZrO₂  20.0-27.0％，TiO₂≤3.00％，SiO₂≤1.50％；

高铬铁粉中的Cr≥62-66％，Si≤2.5％，C≥8.0％，P≤0.03％，S≤0.03％；

所述的金属基陶瓷增强体组成物料的粒度和重量百分比为：

粒度2－5㎜的锆刚玉70－95％；

粒度150－500um的铬铁粉5－30％；

有机结合剂3－10％；

所述的有机结合剂为环氧树脂、聚氯乙烯或酚液体树脂的一种或几种混合。

该金属基复合陶瓷衬板的制备方法为：

步骤一、按重量百分比，取粒度2－5㎜的锆刚玉15－30％、粒度150－500um的高铬铁粉 20－50％和粒度44－150μm的铁粉35－50％，放入容器中，混合均匀，形成金属基复合陶瓷混合料，其中：锆刚玉中的Al₂O₃≥ 68.0％，ZrO₂  20.0-27.0％，TiO₂≤3.00％，SiO₂≤1.50％；高铬铁粉中的Cr≥62-66％，Si≤2.5％，C≥8.0％，P≤0.03％，S≤0.03％；

步骤二、将步骤一制得的金属基复合陶瓷混合料，送入熔炼炉，熔炼温度1600－1800℃，熔炼成钢水，备用；

步骤三、按重量百分比，取粒度2－5㎜的锆刚玉70－95％，粒度150－500um的铬铁粉5－30％，放入容器中，混合均匀，制成混合料；

步骤四、在步骤三制成的混合料中，按重量百分比加入3－10％的环氧树脂、聚氯乙烯或酚液体树脂有机结合剂，混合均匀，得到含有机结合剂的混合料；

步骤五、将含有机结合剂的混合料装入事先制好的模具中，挤压成形，脱模，形成具有多个贯通的浇注孔的胎坯，制成金属基陶瓷增强体坯料；

步骤六、将金属基陶瓷增强体坯料送入干燥室，自然风干或烘干；

步骤七、将干燥后的金属基陶瓷增强体坯料，送入烧结窑，烧结，烧结温度1200－1250℃，烧结时间5－8小时，烧结完成后，停火，保温2小时；出窑，制得金属基陶瓷增强体；

步骤八、将步骤七制得的金属基陶瓷增强体在温度为300－800℃的条件下预加热20min；