[发明专利]一种平模生物质成型机用金属陶瓷复合结构衬套及氧化铝陶瓷层生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种平模生物质成型机用衬套及陶瓷层生长方法，具体涉及一种平模生物质成型机用金属陶瓷复合结构衬套及陶瓷层生长方法。

背景技术

生物质成型机是一种将废弃的秸秆转化为可燃烧的生物质能的机械设备，主要是利用压力将秸秆压制成形使之成为具有高热值的燃料，不但可以解决农民燃烧秸秆造成的环境污染，而且又可以成为可以替代煤等化石燃料的可再生能源。但是由于秸秆在成型过程中受到巨大压力，而且反复滚压，与成型模具产生激烈的摩擦，使成型机模盘的成型孔迅速磨损，进而整个模盘报废。因此，一般采用整体金属模孔衬套，防止造价昂贵的成型机模盘过早的报废。但是由于秸秆原材料中含有一定量的沙粒，而秸秆本身也有一定硬度，即使采用热处理钢质金属制成的衬套，其硬度也有限，一般硬度不超过HRC60，衬套使用寿命很短，满足不了生产需要，引起广泛研究。

经文献检索，申请号为201410112815.9，申请日为2014年3月25日的中国发明专利申请提出一种环模秸秆成型机环模衬套及其制造方法，它提出一种在热处理钢质金属表层进行涂层处理的衬套，衬套硬度得到提高，但是涂层很薄，厚度只有2-4μm，耐磨寿命有限，而且在进行涂层加工中，要求很高的基体表面加工精度，导致衬套的涂层处理加工成本较高，实用性低；申请号为201210130479.1，申请日为2012年4月28日的中国发明专利申请提出一种平模瓷管生物质成型机，该发明采用整体陶瓷衬套，但是整体陶瓷衬套烧结过程中容易发生变形，很难再进行二次加工，成品率低，很难保证加工精度，容易造成整体陶瓷衬套与模孔部分区域点接触和间隙配合，所以在工作时，衬套局部压强过大，陶瓷衬套极易发生破裂，局部碎片掉落，衬套由此不完整，加工质量下降。所以整体陶瓷衬套虽然具有很好的耐磨性，但是衬套的使用寿命仍旧较低；申请号为201110070086.1，申请日为2011年3月23日的中国发明专利申请提出一种用于生物质成型机的耐磨非金属成型筒及其制造工艺，该发明将陶瓷成型管与金属套筒通过粘接配合安装，成型管与套筒之间必然存在间隙，陶瓷成型管受力后容易发生破裂，较难推广。因此，迫切需要一种耐磨性好，使用寿命长，成本低的衬套。

发明内容

本发明是为解决现有平模生物质成型机用衬套存在制造成本高、耐磨性能差且使用寿命短的问题，进而提供一种平模生物质成型机用金属陶瓷复合结构衬套及氧化铝陶瓷层生长方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

本发明的一种平模生物质成型机用金属陶瓷复合结构衬套主要由基体和基体表面的氧化铝陶瓷层组成；所述基体主要由制成一体的空心锥形套和环套组成，空心锥形套的大直径端的外侧面固接有一个环套，空心锥形套的上表面与环套的上表面齐平，基体的表面采用微弧氧化生成氧化铝陶瓷层，所述基体为铝或铝合金材料，氧化铝陶瓷层的厚度为40微米至130微米。

本发明的一种平模生物质成型机用金属陶瓷复合结构衬套的氧化铝陶瓷层生长方法是按照以下步骤进行：

步骤一、将铝或铝合金试件进行脱脂处理，用离子水洗去试件表面的残留溶液；

步骤二、将铝合金试件固定并连接电源置于盛有电解液的微弧氧化槽中进行处理，正负相电流密度均为4A/dm²-8A/dm²，正负相占空比均为10％-45％，频率为50Hz，反应时间为60-180min，电解液的pH为8-13；

步骤三、反应过程中采用电动搅拌器加速传质，反应过程中电解液温度恒定在25-35℃；

步骤四、反应结束后取出试件用蒸馏水清洗并干燥，即可制得以铝或铝合金为基体的氧化铝陶瓷层。

本发明的有益效果是：一、本发明的衬套采用铝或铝合金基体，突破了采用钢质金属材料制作衬套的传统观念，采用微弧氧化技术在铝或铝合金表面制出超硬陶瓷层，构成复合结构衬套，不同于整体陶瓷材料，具有很好的韧性，不会因为受力过大而崩裂。

二、与钛氮合金等陶瓷涂层相比，本发明衬套表面超硬陶瓷层采用等离子氧化为氧化铝陶瓷层，该陶瓷层为铝或铝合金表面原位生长而成，不仅与铝金属基体结合紧密，而且厚度可以到达上百微米，远远大于在钢质金属表面沉积薄的TiN或TiCN涂层，具有突出的长耐磨寿命优势。氧化铝陶瓷层具有很高硬度和很好的耐磨性。使用寿命相比现有钢制衬套的平均寿命提高了2.6倍以上，平均工作天数提高了3倍以上。

三、本发明衬套采用空心锥形套结构，基体经微弧氧化陶瓷层后零件尺寸变化很小，当衬套内孔陶瓷层磨损后，可以二次利用铝合金基体再次微弧氧化处理，重复利用，降低维护成本。