[发明专利]超耐磨复合陶瓷刮刀/板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于混合、搅拌、混练等机械装置的耐磨损部件领域，主要涉及一种超耐磨复合陶瓷刮刀的制备方法，尤其适用于耐火材料、玻璃制造、热电厂、冶金、选矿、陶瓷、化工等行业。

背景技术

目前在耐火材料、玻璃制造、热电厂、冶金、选矿、陶瓷、化工等行业的混合机、搅拌机上使用的刮板、刮刀等抗磨部件。每年约消耗20000吨优质耐磨钢材，消耗资金约合人民币4亿元，其中还有一部分要使用外汇从国外进口，耗费资源及资金数量较大，同时也消耗了大量贵金属等战略物资，不符合国家经济建设的战略方针。由于该类材料的洛氏硬度只能达到50左右，使用寿命较短，一般在360小时左右。并且，在耐磨钢板、高铬铸铁等优质铁基合金材料中含有大量的锰、铬、镍、钼、钨、钛等属战略物资的贵重金属。因此，使用成本较高，同时也造成了大量的资源浪费。另外，磨损下来的铁及其它成分添加到混合或搅拌的物料中，一般均属于有害成分，影响产品质量，往往需要进行后续处理，除去这些有害杂质，进一步提高生产成本，造成不必要地经济损失。

陶瓷材料(如：Al₂O₃、SiC、SiO₂、B₄C、Si₃N₄、BN等等)的硬度均高于钢材一个数量级，甚至接近金刚石，其耐磨性能是优质钢材的十至二十倍。由于，陶瓷材料具有优良的物理、化学性能，既是产生微量的微细粉末添加到混合、搅拌的物料中，一般都成为有效成份或者不参与化学反应，无任何负面影响；而陶瓷材料的资源非常丰富，且价格低廉。但是，陶瓷材料脆性较强，不能承受较大的冲击，难以进行加工，并且，在安装固定过程中很容易发生碎裂，导致陶瓷材料在这些领域的应用受到限制。

混合、搅拌、混练等机械装置的刮刀/板均属于抗磨、耐磨部件，在使用过程中，物料对刮刀/板的压力及相对位移速度，在刮刀/板上各部位的差异较大，压力及相对位移速度较大的部位磨损比较严重，而在安装部位的磨损不太严重。对于刮刀/板而言：磨损比较严重的部位可称为主抗磨部位、安装部位可称为辅抗磨部位。

发明内容

本发明的目的是提供一种超耐磨复合陶瓷刮刀的制备方法，使获得的刮刀具备陶瓷材料的超高耐磨性能，又具有钢材的高强度和高韧性。

本发明的目的可采用如下技术方案来实现：一种超耐磨复合陶瓷刮刀的制备方法，其特征是：所述的超耐磨复合陶瓷刮刀包括金属骨架和陶瓷材料层；金属骨架上分主抗磨部位和辅抗磨部位；所述的制备方法为：

a、超耐磨复合陶瓷刮刀的整体设计：依照混合搅拌设备使用要求，设计刮刀的几何形状及尺寸；主抗磨部位陶瓷材料层的厚度设置较厚，厚度在8～40mm之间；辅抗磨部位陶瓷材料层的厚度设置较薄，厚度在3-15mm之间；并依此设计、制作压实成型模具；

b、金属骨架制作：依照混合搅拌设备使用要求的几何尺寸，采用普通钢材制作刮刀的骨架，主抗磨部位厚度在3-10mm之间，辅抗磨部位厚度在6-25mm之间，并设置有安装螺栓孔；辅抗磨部位陶瓷材料层厚度设置为3-15mm，在该部位钻取若干个锚固坑，其锚固坑的直径为2-12mm，深度为2-12mm，每2～60cm²钻取一个；主抗磨部位陶瓷材料层的厚度设置为8-40mm，在该部位焊接若干个金属锚固钉，其直径为1-6mm，高度必须小于陶瓷材料层的厚度，每2-60cm²焊接一个；最后，将金属骨架与陶瓷材料相结合的面及金属锚固钉和锚固坑上的铁锈、油污彻底清理干净即可；

c、陶瓷材料制备：根据所混合搅拌的物料的性质、温度、化学环境，选取陶瓷材料和粘合剂的品种；陶瓷材料要选用其硬度大于或等于物料硬度的材料，且对物料无负面影响的品种；使用温度在300℃以下、且在酸、碱腐蚀性环境下选用有机粘合剂，若温度在500℃以下、且无酸、碱腐蚀性环境下选用无机粘合剂；

陶瓷原料的选择：以陶瓷颗粒为骨料，以陶瓷粉末为填充物；陶瓷骨料由二至五种级别的陶瓷段砂料所组成，以大颗粒段砂为主骨料，其它中小颗粒段砂为辅骨料，其用量为分别能够充满上一砂段颗粒间的空隙，最大颗粒的粒径要小于陶瓷材料层厚度，最小粒径的段砂为0-0.5mm，中小颗粒段砂的粒径，要分别小于上一砂段粒径的二分之一；大颗粒段砂占总量的重量百分比为40-60％，中小颗粒段砂占总量的重量百分比为20-55％；选取的陶瓷粉末粒度为100-300目，占总量的重量百分比为5-20％；外加粘合剂占陶瓷原料总量的重量百分比为5-25％；将上述原料按比例放入容器中进行充分混合搅拌均匀；