[发明专利]焊接陶瓷复合导卫板

说明书

本发明涉及一种耐高温磨损和冲击韧性高的复合材质，特别适用于型材、线材等金属热轧导卫板。

导卫板是型材、线材轧机中不可缺少的重要部件，在轧制过程中，导卫板承受不规则应力、强烈的高温磨损、冲击、拉应力及交变的热冲击等，使导卫板磨损严重，造成大量报废。已有的导卫板材质，有采用灰铸铁、球墨铸铁、碳钢等，其耐磨性较低，使用寿命短；有使用白口铸铁材质，由于白口铸铁硬而脆，易产生热疲劳破坏，龟裂、掉块及整板断裂；目前国内外较多采用高铬镍(Cr30～50％，Ni15～20％)材质，该材质耐磨性较好，但由于高铬镍钢导热系数小，“粘钢”严重，影响其高温耐磨性，且该材质价格昂贵，难以大量应用。为了降低导卫板成本，国内也有研究组合式导卫板，即研究用碳钢为基体，工作段为高铬镍合金的机械联结的组合导卫板，但其制造、联接及调整都很不方便，而且由于高铬镍合金导热性较差，易形成“粘钢”，及导卫板整体断裂等导致报废。为此，研究提高导卫板使用寿命是国内外十分重视的而尚未解决的一项技术难题。

本发明的目的是研制一种导热性好，韧性高、可焊性好，轧制时不“粘钢”、不断裂、使用寿命高的陶瓷复合导卫板。

本发明根据导卫板实际工作条件，研制一种用新型陶资材料做为导卫板工作面的复合导卫板。即在铜材或铸钢基体上焊接含碳纤维的陶瓷材料。陶瓷材料具有熔点高，耐高温(1300～2000℃)、高硬度、耐磨性好、化学稳定性高和耐氧化腐蚀等优点，本发明选择高硬度的耐高温磨损的WC、TiC、Al₂O₃陶瓷材料，并用钴、铜做粘结剂，以提高导热系数，改善可焊性，在陶瓷材料中加入适量的T300-M碳纤维晶须进行强韧化，以提高陶瓷材料的强度、韧性及耐磨性。

本发明的陶瓷材料采用复合层结构。在氢炉中热压成型为上下层结构的陶瓷块，上层为陶瓷工作层，下层为焊接层。陶瓷工作层与焊接层的成份配比含量不同，其成份配比为：陶瓷工作层：Al₂O₃25～55、TiC15～30％，WC20～40％，Co6～15％、Cu3.5～8，碳纤维0.5～2％；陶瓷焊接层：TiC7～30％，WC50～80％，Co8～16，Cu4.5～10，碳纤维0.5～2％。陶瓷工作层厚度为4～6mm，陶瓷焊接层厚度为2mm，陶瓷块底层钴、铜量较工作层高，TiC含量低不含Al₂O₃，保证陶瓷工作层有很高的耐高温磨损性和焊接层有优良的可焊性。

根据导卫板工作面的形状、尺寸，将压制后经表面研磨的复合陶瓷块，在胎模上用黄铜钎焊焊成整块，再将整体的复合陶瓷用黄铜钎焊在导卫板的铜材或钢材基体上。

本发明的焊接陶瓷复合导卫板，具有热导率高，减磨性好，抗热冲击韧性高，可焊性好，主要性能指标为：硬度(HRA)87-89.5，抗弯强度(N/mm²)1750-2500，冲击韧性(J/cm²)2.5-3.8，热导率(KW/cm.k)5.9-7.6。其使用寿命可达到高铬镍导卫板材质的十倍以上，具有显著的经济效益、社会效益和广泛的推广应用前景。

实施例：陶瓷材料的配方分别为(重量％)工作层：Al₂O₃30、TiC15、WC45、Co6、Cu3.5、碳纤维0.5；焊接层：TiC6、WC80、Co8、Cu5.5、碳纤维0.5。将在氢炉中热压成型为上下层结构的陶瓷块进行表面研磨，根据导卫板工作面的形状、尺寸，把研磨后的复合陶瓷块在胎模上用黄铜钎焊焊成整块，再将整体的复合陶瓷用黄铜钎焊在导卫板的铜材基体上。