[发明专利]一种金属玻璃复合管的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属玻璃复合管的制备方法，属于复合管材制备技术领域。本发明以铝与氧化铁发生自蔓延铝热反应为加工工艺，首先通过添加冰晶石，一方面利用冰晶石的稀释作用，保证反应安全进行，另一方面利用其改善体系的流动性，便于熔融产物在离心力作用下均匀分布于热轧无缝钢管内壁，再通过添加少量硼砂，有利于体系中的气体有充分的时间排出，降低缩孔形成的可能性，从而保证产品内壁致密度提高，形成平整光洁玻璃层，最终热轧无缝钢管内壁与铝热自蔓延反应的熔融产物焊接，实现过渡金属层与钢管的良好冶金结合，从而制备得到金属玻璃复合管。

技术领域

本发明公开了一种金属玻璃复合管的制备方法，属于复合管材制备技术领域。

背景技术

玻璃具有摩擦系数低、抗咬合性优良及硬度高等特点，以玻璃作为添加物，采用粉末冶金方法制取金属基复合材料，这方面的研究和实际效果80年代已有报道。例如：用铁粉加入玻璃粉制取耐腐蚀的纺织机零件；用青铜-玻璃复合材料制造自润滑轴承；Kainer研制的铝-玻璃复合材料比通常时效硬化铝合金的强度高1倍，耐磨性高近100倍，并可进行各种冷、热加工，焊接及各种表面处理。因此，金属-玻璃复合管材有希望成为性能优良、价格低廉的导热、减摩、传导等特殊用途材料之一。

但目前传统方法所制备的金属玻璃复合管在玻璃内衬与金属管在界面上一般为机械结合或范德华力结合，难以达到冶金结合。冶金结合是指两件金属的界面间原子相互扩散而形成的结合，这种结合是连接状态，或者是在温度或压力的作用下形成的。若复合材料的界面仅仅形成机械结合或范德华力结合，工艺加工性能差，在进行各种冷、热压力加工成型时，难以进行焊接和机械加工，通过冷、热加工制造弯头、三通等配件时，配件性能不良，界面易出现分层，弯管内部起皱严重，且容易产生晶界腐蚀现象。

冶金结合复合金属玻璃管可以克服上述机械结合或范德华力结合复合管材存在的问题，目前所用的冶金结合复合钢管内衬为不锈钢，外管为碳钢，较成熟的复合工艺为热挤压法，但它必须依附于复杂的加工设备，产品价格昂贵，难以实现工业化；北京石油化工学院经实验探索，并联合企业开发成功的冶金结合复合钢管，各项性能指标达到了美国API5LD规范的技术要求，该制造工艺采用不锈钢薄钢带连续自动成型焊接成不锈钢焊管作为覆层管，通过在覆层管和碳钢基管间放置钎料，并在惰性气体保护下经连续感应加热复合而成，这种加工工艺可使不锈钢覆层很薄，从而大大降低了材料成本。但以上工艺仅限于金属/金属复合管材，无法适用于金属/玻璃复合管材。

因此，急需开发一种可使金属/玻璃达到冶金结合的复合管材制备工艺，克服机械结合或范德华力结合存在的不足。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统金属玻璃复合管采用传统工艺，金属和玻璃成分仅能达到机械结合或范德华力结合，无法有效进行管材冷、热加工成型的问题，提供了一种金属玻璃复合管的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，依次取160～180份氧化铁，20～50份冰晶石，40～60份二氧化硅，8～15份氯酸钾，10～12份羧甲基纤维素，8～10份甘油，球磨后过筛，并干燥至恒重，再加入氧化铁质量25～30%的铝粉，混合均匀后得混合粉末；

（2）将所得混合粉末填装于热轧无缝钢管内，于离心力为2900～3200N条件下，引燃反应，待反应结束并自然冷却固化后，用醋酸溶液冲洗热轧无缝钢管内壁，再用水冲洗后，自然晾干，即得金属玻璃复合管。

步骤（1）所述的过筛为过120～180目筛。

步骤（1）所述的铝粉为120～180目铝粉。

步骤（1）所述的混合粉末中还可以添加氧化铁质量8～10%粒径为120～180目的硼砂。

步骤（1）所述的混合粉末中还可以添加二氧化硅质量3～5%的碳酸钠。