[发明专利]一种阀门用复合氧化锆陶瓷

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其是涉及一种阀门用复合氧化锆陶瓷。

背景技术

传统的金属材料不耐高温、易磨损、易生锈，被大量氧化锆陶瓷取代，比如阀门、切削工具、磨介、各类喷嘴等。氧化锆陶瓷已在电子，电器，机械，航天，化工，纺织等许多高、精、尖领域广泛使用，因为它具有金属，塑料等材料的高强度、耐高温、耐磨损、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高绝缘等优异的综合性能，今后随着氧化锆陶瓷材料的产业化，使用领域将会进一步拓展。传统阀门是金属材料，由于受金属材料本身耐腐蚀性、耐磨性差的限制，使阀门的可靠性和使用寿命受到很大的影响。例如应用于石油工业的金属阀门，由于受石油、天然气和油层水等介质中硫化氢、二氧化碳和一些有机酸的影响，对其表面的破坏力很大，短时间内就会失去工作能力，而将氧化锆陶瓷有效的应用的阀门中，利用氧化锆陶瓷具有高的强度和高韧性、耐磨性好、耐高温耐腐蚀等优良性能，大大降低了阀门的维修更换次数，提高整个系统运行的安全性、稳定性，节约设备修理费用。

通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷，如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia PSZ)，当稳定剂为MgO、Y₂O₃时，分别表示为Mg-PSZ、 Y-PSZ等。由亚稳的t-ZrO₂组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrysta TZP)。当加入的稳定剂是Y₂O₃ 、CeO₂，则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。

氧化锆陶瓷的成型方式有干压成型、等静压成型、注浆成型、热压铸成型、流延成型、注射成型、塑性挤压成型、胶态凝固成型等，氧化锆陶瓷可采用的烧结方法通常有无压烧结、热压烧结和反应热压烧结、热等静压烧结、微波烧结、超高压烧结、放电等离子体烧结、原位加压成型烧结等。

发明内容

本发明的目的在于改进已有技术的不足而提供一种应用在阀门中的复合氧化锆陶瓷，作为阀门的内衬材料，阻断介质与金属的直接接触，利用氧化锆陶瓷的耐磨性好、耐高温、耐腐蚀、耐热冲击等优良性能，使得阀门的耐腐蚀和耐磨损等性能大大提高，使用寿命长、稳定性高。

本发明的目的是这样实现的，一种阀门用复合氧化锆陶瓷，其特点是由重量百分比为78-90%的氧化锆、4-5%的氧化钇、2-3%的氧化镁、4%-16%的氧化铝组成。

为了进一步实现本发明的目的，可以是所述的氧化锆为纯度99.95%、粒度0.4-0.7μm。

本发明与已有技术相比具有以下显著特点和积极效果：本发明在氧化锆、氧化钇、氧化镁等基础上，增加氧化铝，将上述氧化物按比例混合，经过球磨、喷雾造粒、等静压成型、无压烧结等工序制备得出新型复合氧化锆，其抗热冲击性有明显提高，其密度在5.68g/cm³以上，维氏硬度（HV）在1000以上；将本发明复合氧化锆陶瓷件放入150℃的烧结炉中，保温一段时间后，放入20℃的水中，看看有无碎裂现象，若无任何缺陷产生，则重复测试，直至测试10次为止，新型复合氧化锆陶瓷在150℃测试10次后，没有任何缺陷产生，而Y-TZP、Ce-TZP等部分稳定氧化锆陶瓷在150℃测试5至6次后，均出现裂纹、掉碎片等缺陷，将本发明复合氧化锆继续在170℃测试，在第6次测试时才出现裂纹等缺陷，说明本发明新型复合氧化锆陶瓷的抗热冲击性能有明显提高；采用本发明氧化锆陶瓷制成的阀门，加工成口径DN50阀门使用球芯，测试其扭矩，经测试其扭矩达到300N.m以上。

具体实施方式

实施例1，一种阀门用复合氧化锆陶瓷，是由重量百分比为78-90%的氧化锆、4-5%的氧化钇、2-3%的氧化镁、4%-16%的氧化铝，使用的氧化锆粉为纯度99.95%、粒度0.4-0.7μm，将上述氧化物按比例混合，经过球磨、喷雾造粒、静压成型、无压烧结等工序制备得出，防止烧结过程中陶瓷结构件上出现裂纹等缺陷，严格控制其降温速度，待温度降至400℃以后，自然降温。

本实施例是采用90Kg的氧化锆、4Kg的氧化钇、2Kg的氧化镁、4Kg的氧化铝烧结而成。

实施例2，一种阀门用复合氧化锆陶瓷，是采用78Kg的氧化锆、5Kg的氧化钇、3Kg的氧化镁、16Kg的氧化铝烧结而成，其他与实施例1完全相同。