[发明专利]耐磨磨盘的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及立磨机磨盘，具体涉及一种耐磨磨盘的制备方法。

背景技术

在煤炭、冶金、矿山、电力、建材、耐火材料、能源等行业，特别是水泥等粉体加工领域制粉系统需要用到磨机，磨机的磨盘作为主要的磨损件，其运行的好坏在一定程度上决定了企业的经济效益。现有立磨机中磨盘上的耐磨块大多是采用高锰钢、铸铁等金属制成，韧性较好，当其磨损后，在其上面反复堆焊耐磨合金层来提高其使用寿命，但由于采用的是堆焊工艺制作，堆焊设备昂贵，堆焊一次，其寿命增加不大，同时立磨机中更换耐磨块需要频繁地停机，每次更换耐磨块所需的时间较长，严重影响生产效率，造成了极大的经济损失。

现有也有将金属基复合陶瓷衬板应用于承受磨损的机械设备上，该金属基复合陶瓷衬板由锆刚玉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，其制备工艺复杂，需要多步烧结过程，烧结温度高，时间长，成本高；而且，复合陶瓷衬板中的主要成分为锆刚玉，锆刚玉中含有SiO₂、Na₂O等氧化物，在其烧成过程中会形成非晶态的玻璃相，玻璃相虽然能够起到粘结的作用，但玻璃相的结构疏松，强度较陶瓷相或金属相低，容易在晶界处聚集，在断裂时，裂纹易沿晶界穿过，造成衬板的强度下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有磨盘表面耐磨性能差、不耐冲击的问题，提供一种耐磨磨盘的制备方法。

本发明为解决上述问题所采用的技术方法为：耐磨磨盘的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按照1：3：3的重量比称取微胶囊粉、氧化铝粉和无水乙醇，混合后在40~50KHz的超声频率超声分散20~25min，然后在真空度为0.098MPa的真空条件下进行抽滤，当不再有乙醇液滴滴落时停止抽滤，取出滤出物，备用；

步骤二、将步骤一制得的滤出物置于烘箱中，依次进行30℃×6h的烘干和50℃×20min的预热，取出预热后的物料并将其置于压力机中，在2MPa压力下预压5min，然后再在5MPa、150℃条件下热压30min，自然冷却至室温后，制得氧化铝陶瓷微胶囊粉，备用；

步骤三、将步骤二制得的氧化铝陶瓷微胶囊粉进行造粒，制得粒径为2.5~3mm的陶瓷颗粒，备用；

步骤四、按照质量百分比，称取70~90%步骤三制得的陶瓷颗粒和10~30%铁合金粉，以及质量为陶瓷颗粒和铁合金粉总质量1.2~2%的有机结合剂，造粒后干燥，制得粒径为3~5mm的金属陶瓷颗粒，备用；

步骤五、取由底板和垂直封合在底板侧边的四个侧板组成的铁盒，在底板内壁上焊接倒圆锥台，按照3：1的重量比称取金属陶瓷颗粒和铁合金，混合得耐磨混料，将耐磨混料填充于铁盒内壁与倒圆锥台外壁之间的区域以及倒圆锥台内部，然后将铁盒送入热压机，在1200~1350℃下加压至压力达到34~40MPa，保压30min后，降温至100℃取出，制得金属陶瓷盒，备用；

步骤六、将多个金属陶瓷盒排列堆砌成磨盘的形状，预热后，注入温度为1450~1600℃的高铬铁水，使各金属陶瓷盒固结为一体，冷却后制得磨盘。

其中，步骤三陶瓷颗粒的造粒方法为，将重量比为3：25的聚乙烯醇和步骤二制得的氧化铝陶瓷微胶囊粉在高速混合机中混合均匀，制得混合物，然后将该混合物加入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速设定为40~50r/min，机筒温度为：一区175℃、二区180℃、三区180℃和四区175℃，造粒时间为20~25min。

其中，步骤四金属陶瓷颗粒的粒径为3.5~4.5mm。

其中，步骤五中，耐磨混料上端面、铁盒上端面和倒圆锥台上端面均相互平齐；热压机内部的温度为1260~1300℃。

其中，步骤六的预热温度为300~800℃，优选为500℃；冷却方法为，用沙子掩埋降温30天。

本发明仅利用有机结合剂作为陶瓷颗粒和金属陶瓷颗粒造粒时的外加剂，在热压时，则利用金属陶瓷颗粒中的金属相和外加的铁合金在1200~1350℃下熔融，不同时刻加入的金属均用于增韧陶瓷相，在34~40MPa压力下热压时，通过铁合金得到塑性吸收外加负荷，增强金属相和陶瓷相之间的结合力。

利用透射电子显微镜，对金属陶瓷盒中的陶瓷层进行高分辨观察发现，在相界面存在宽度为80~100埃并呈微晶化的过渡层，即由晶粒为十几到几十埃的微晶组成，当裂纹通过该过渡层时，微晶化结构使裂纹尖端的应力集中部分会伴随较大的塑性变形，并使所需应变能增大，使复合体韧性得到提高。