[发明专利]一种高耐磨氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件的制备方法

说明书

本发明属于碳化硅耐磨陶瓷材料的制备技术领域，涉及一种高耐磨氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件的制备方法。涉及的一种高耐磨氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件的制备方法中氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件的主原料选用碳化硅含量98%以上的磨料级黑碳化硅颗粒和细粉、碳含量99%以上的石墨碎颗粒和硅含量98%以上的金属硅粉；选不同种类的临时粘结剂或胶凝剂，半干法模压或湿法注模等方式成型所需外形的素坯；素坯脱模干燥，制得不溶水的干素坯，干素坯进行真空浸水处理，二次烘干后装窑；纯氮气气氛下，高温下氮化烧结，制得高耐磨氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件产品。本发明提高了碳化硅复合陶瓷过流件的综合使用性能。

技术领域

本发明属于碳化硅耐磨陶瓷材料的制备技术领域，具体涉及一种高耐磨氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件的制备方法，特别适用陶瓷复合渣浆泵、旋流器及过流管道等陶瓷耐磨衬。

背景技术

渣浆泵、旋流器及各种耐磨管道等过流设备，其输送物料通常为各种固体颗粒、液相或参杂有气相的多相高速流动物质。过流内衬的工况具有高磨损的特点，有时还存在高温、化学侵蚀等诸多损毁机制。通常过流内衬材料的性能决定了过流设备的使用寿命和运行成本。诸多材质中，与传统耐磨合金比，碳化硅质耐磨陶瓷材料具有更高的硬度和耐磨性能，在酸碱和高温下也具有很好的稳定性。各种碳化硅质耐磨材料中，反应烧结氮化物结合碳化硅材料具有尺寸可控、费用低、易实现大型化等诸多优势，耐磨性是现普遍应用耐磨铬合金的3倍以上，其韧性显著优于成本更高的反应烧结碳化硅等精细陶瓷材料。

氮化物结合碳化硅应用过程存在的问题，主要表现在：该材料非高致密材料，在某特定工况下，材质性能仍有改进空间。如：大尺寸固体颗粒的高速撞击、超高磨损环境、承担强扭矩负荷等工况下，存在脆性断裂、材质强度不够用等突出问题，限制了材料的应用范围，其综合性能还有待进一步提高。为此本发明提出了一种高耐磨氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件的制备方法，其目的是进一步改善材料综合耐磨性、断裂韧性、材质强度。

在提高材料耐磨性能的问题上，中国专利“一种耐磨材料及其制备方法”（CN109868386B）提出一种在铝合金基体内均匀分布氮化铝、氧化铝、二硅化钼和石墨粉的耐磨材料，上述添加物粒度(10-13)μm，按顺序其相对重量比为：1:1:(1.1-1.4):0.01，操作通过纯金属铝丝上粘附氮化铝、氧化铝、二硅化钼和石墨粉置于母合金液中央，有利于微粉颗粒的快速分散和材质均化，氮化铝、氧化铝和二硅化钼可显著提高基体材料的硬度和耐磨性，石墨粉可提高材料的减磨性。氮化物结合碳化硅材料本身具备很高的硬度和优异的耐磨性能，不需要增强相，如把石墨微粉作为减磨相添加到材料内，其分散难度较大，且会影响材料反应烧结过程，显著降低材料体积密度和强度，不利于材料性能的提高。为此本发明提出更易分散的石墨碎颗粒作为减磨相，石墨不进入材料基质内，不影响材料结合相的成份。另外，合理控制石墨碎颗粒的粒度和比例，均匀分散的石墨碎颗粒，使其基本不影响碳化硅主材质的基础性能，石墨在应用过程中可吸收材料的断裂能，提高材质的断裂韧性，不易产生剥落性裂纹。

在改善材料致密度问题上，中国专利“低气孔率反应烧结氮化硅结合碳化硅陶瓷材料的制备方法”（CN106673664B）提出一种低气孔率反应烧结氮化硅结合碳化硅陶瓷材料的制备方法。通过反应烧结和致密化技术制备低气孔率的氮化硅结合碳化硅陶瓷材料。具体是真空条件下将素坯在氯化铝溶液内浸渍2次，再在纯氮气气氛下反应烧结。另外，其它也有浸渍硅溶胶、磷酸盐等溶液提高制品致密度的报道。

发明内容

本发明的目的是提出了一种高耐磨氮化物结合碳化硅复合陶瓷过流件的制备方法，使其所制备的过流件具有高耐磨性、韧性好、致密和重量轻的性能特点。

本发明为完成上述目的采用以下技术方案：