[发明专利]复合耐磨部件

说明书

发明的主题

本发明涉及用铸造方法制造的复合耐磨材料部件，部件由金属基体构成，其工作面包含具有良好抗磨性能的嵌入物。背景技术

本发明尤其涉及在水泥、矿山、冶金、电站或各种类似工业中遇到的磨矿设备、破碎设备和各种磨蚀材料运输设备中使用的易磨损部件。对这些部件通常要求有很高的整体机械性能。希望这些部件有很高的耐磨性和一定的延展性，以便能具有抗冲击等机械强度和能够对其进行加工。

由于这两种性能在同一材料中很难协调一致，有人已经提出带有延伸性相当好的合金型芯的复合部件，在型芯中嵌入具有良好耐磨性的隔离嵌入物。

文献EP-A-0476496提出制造研磨滚轮的技术，滚轮的工作面配有含铬生铁的嵌入物。

众所周知，陶瓷材料具有很好的抗磨蚀性能，可以用这些材料来改善易磨损部件的抗磨蚀性能。

文献EP-A-0575685提出将陶瓷材料应用于小型耐磨损部件的失蜡精密铸造中。

该已知的方法使用蜡模，蜡模熔化得到型腔，型腔填入金属；该铸模本身由陶瓷构成，而不是通常用的砂子。

根据该文献，首先形成海绵结构的陶瓷芯板，具有所有孔之间孔孔相通的三维网结构。为了形成陶瓷芯板，往合适的铸模中注入陶瓷材料颗粒，然后，再注入有良好流动性的液体胶，例如液体树脂，凝固之后将颗粒固定，便形成陶瓷结构。陶瓷材料可由氧化铝或氧化锆组成。这种芯板在事先浸蜡之后，放在用于制作部件蜡模的铸模中。这样蜡模铸造出来，最后将蜡模浸渍在陶瓷浇注用泥浆中便形成陶瓷铸模。包含蜡模的陶瓷铸模进行加热，以便将蜡模熔化。这样蜡便从陶瓷铸模中流出，但事先在蜡模中嵌入的芯板仍然粘在陶瓷铸模的壁上。

为了在陶瓷铸模中铸造金属，陶瓷铸模一般在真空下预热到1150℃左右。

然而，这种已知的技术只限于失蜡精密铸造。此外，在金属基体和陶瓷结构之间、特别是热性能方面的相容性对于该文献提到的应用不构成问题，因为在铸造金属时，铸模和陶瓷结构被预热到高温。此外，在技术仅限于制造非常精密的部件，部件以很高的价格出售，因为失蜡铸造本身就是高成本的。本发明立足的问题

上面描述的技术不适用于在磨矿设备、破碎设备或磨蚀材料运输设备中所遇到的较大尺寸耐磨损部件的制造，在这些设备中，部件断面通常至少为25毫米，经常在40毫米以上。

此外，根据本发明技术，不可能或者至少很难考虑铸造小断面的部件，例如小于25毫米的部件，因为不论是铸模，还是陶瓷嵌入物，在铸造金属之前都不能预热到高温。

另一方面，部件通常还要经受以后的热处理。因此，在陶瓷材料和金属之间从热性能方面考虑要有一定的相容性，以防止当液体金属在陶瓷嵌入物上铸造时由于热冲击产生裂缝，并且在以后的热处理时也可能产生裂缝，这两种材料的不同膨胀系数也会产生裂缝。

此外，陶瓷材料的机械性能必须与金属的机械性能匹配，以便制造部件的性能满足特定的应用领域。

本发明的目的是制造带陶瓷嵌入物的复合耐磨部件，以令人满意的方式满足上面提到的要求。

第二个问题的提出是基于陶瓷材料厚度大于25毫米时，金属的渗透性很差这一事实。本发明的另一目的，就是为解决这个第二问题而提出复合耐磨件的特殊几何形状。本发明的主要特征

为了达到第一目的，本发明提出用传统的铸造或离心铸造来制造复合耐磨部件。这种复合耐磨件由金属基体组成，其磨损表面带有具有很好耐磨蚀性能的嵌入物，这些嵌入物由陶瓷材料制成，其本身也是复合体，由占成分重量20％到80％的氧化铝和80％到20％的氧化锆的固体溶液或均匀相组成。

此外，陶瓷材料可包含其它的氧化物，其重量比不超过3％到4％。

根据本发明的第一优选实施例，陶瓷材料成份如下：

55-60％重量的Al₂O₃和

38-42％重量的ZrO₂。

根据另一优选实施例，陶瓷材料成份如下：

70-77％重量的Al₂O₃和

23-27％重量的ZrO₂。

在嵌入物中陶瓷材料的含量按重量在35％和80％之间，最好在40％和60％之间，有利的是在50％左右。

这种陶瓷复合材料用陶瓷颗粒烧结而成，按照FEPA标准烧结颗粒粒度在F6到F22范围内，即直径在0.7毫米和5.5毫米之间。这些陶瓷颗粒以常规方式，用电熔法、烧结法、热抛射或其它方法制造，这些方法都能把两种组成部分熔化。