[发明专利]一种耐酸阀门用粉末冶金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种耐酸阀门用粉末冶金材料及其制备方法。

背景技术

阀门是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置，是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止并能控制其流量的装置。当阀门通过的介质和工况不一样时对阀门材质有着不同的要求，对材料的耐温性、耐腐蚀性、强度等性能有不同的要求。阀门的工作压力可从0.0013MPa到1000MPa 的超高压，工作温度从-270℃的超低温到1430℃的高温。

阀门材料可以用粉末冶金材料制作，但是普通铁粉末冶金材料耐热、耐腐蚀性较差，承重性差，强度、硬度、耐冲击性等力学性能不够高。在铁基粉末冶金材料中加入瓷粉等非金属相，可以改善材料的耐热性、耐腐蚀性，提高硬度，提高抗氧化性，提高抗蠕变性能。但是由于非金属相和金属相相容性差，易使成分出现偏析，组织均匀性差，强度不均匀，出现花斑，磨合性差，耐磨性差，不能承受较大的压力，热衰严重，抗裂纹性能差，抗冷热疲劳性能差，使用寿命短。

可以通过改变原料来改善铁基粉末冶金材料的性能，还可以通过改善非金属相和金属相的相容性来改善材料的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐酸阀门用粉末冶金材料及其制备方法，该阀门材料组织能够耐受120℃以下的酸介质，能够输送酸性介质，而且强度高，能够承受公称压力≤32MPa的压力，摩擦因数和磨损率低、耐磨性能明显提高。

本发明的技术方案如下：

一种耐酸阀门用粉末冶金材料，其特征在于由下列重量份的原料制成：CeO 2-3、B2O3 1-1.5、硼酸铅1-1.5、硼酸锌2-2.5、磷化羰基铁粉2-3、Ni粉6-10、Mn粉1.5-2.5、Si₃N₄5-8、聚乙烯基吡啶0.5-0.9、乙醇3-4、硅烷偶联剂kh-550 0.3-0.4、1%碳酸钠溶液适量、水适量、次亚磷酸钠2.5-3.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸铜溶液30-35、润湿助剂2-3、铁粉72-76；

所述润湿助剂由下列重量份的原料制成：K2ZrF6 1-2、V2O52-3、纳米银0.8-1.4、TiN0.4-0.6、MoO3 3-4、纳米云母粉0.6-0.9、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2；制备方法为：将聚乙二醇加入水中，搅拌均匀后加入纳米银，搅拌20-30分钟，超声分散3-4分钟，再加入其它剩余成分，在7000-8000转/分下搅拌10-15分钟，超声分散4-5分钟，在120-130℃油浴中搅拌至绝干，粉碎，过80目筛，即得。

所述耐酸阀门用粉末冶金材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将CeO、B2O3、硼酸铅、硼酸锌、磷化羰基铁粉、Si₃N₄混合，加入3-4倍重量份的1%碳酸钠溶液中，加热至40-50℃，搅拌10-15分钟，过滤，加入3-4倍重量份的水洗涤，重复洗涤2-3次，过滤，得到滤饼；

（2）将滤饼与润湿助剂混合，研磨30-40分钟，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌10-15分钟，加热至60-70℃，再加入Mn粉、1.4-1.8重量份的铁粉，搅拌30-40分钟，过滤，在氢气氛围下喷雾干燥，粉碎，过130目筛，得到粉末；

（3）将第（2）步得到的粉末加入2Mol/L硫酸铜溶液中，加入聚乙二醇、次亚磷酸钠，加热至60-70℃，搅拌反应1-2个小时，过滤，用水洗涤至中性，通入氢气干燥，粉碎，得到粉末；

（4）将聚乙烯基吡啶加入乙醇中，加热搅拌至溶解，再与第（3）步得到的粉末、其他剩余成分混合、球磨、成形、烧结、精整加工，即得。

本发明的有益效果

本发明阀门材料能够耐受120℃以下的酸介质，能够输送酸性介质，而且强度高，能够承受公称压力≤32MPa的压力，摩擦因数和磨损率低、耐磨性能明显提高；本发明的制作工艺使得金属相与非金属相相互穿插，紧密结合，增加了非金属相与金属相的润湿性和粘结性，能够防止成分偏析，使得材料组织均匀，增加了强度和韧性；通过使用本发明的润湿助剂，能够增加金属对非金属相的润湿性能，增加阀门的疲劳强度和韧性。

具体实施方式