[发明专利]金属基陶瓷复合材料耐磨部件以及用于该部件的陶块

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属基陶瓷复合材料耐磨部件(metal matrixceramic composite wear part)和一种用于金属基陶瓷耐磨部件的陶块，本发明还涉及一种用于金属基陶瓷复合材料耐磨部件的陶块(ceramiccake)的制备方法，本发明进一步涉及一种包括该金属基陶瓷复合材料耐磨部件的磨辊和一种含有该金属基陶瓷复合材料耐磨部件的立式磨机的磨盘衬板(table linear)。

很多工业应用包括在其使用寿命内受到磨损的部件。具有耐磨损性能的部件常应用于水泥业、采矿业和热动力发电工业。历史上，在二十世纪上半叶12％锰钢和含镍耐磨铸铁(Nihards)用于耐磨损应用。在过去的50年间，高铬铁合金成功的应用于耐磨损领域，并且大量的替代含镍耐磨铸铁和12％锰钢。

进一步改进耐磨损性能的研究正在继续，在近15年间，金属基陶瓷复合材料在不同程度上，成功地应用于耐磨损领域。本发明与现有应用的复合材料相比，在相同的领域中大大的提高了经济性能和磨损性能。金属基陶瓷复合材料包括嵌入金属基中的陶瓷部件。

背景技术

关于金属基陶瓷复合材料，首先要决定的是陶瓷材料的选择，通常为粒形。氧化铝是公知的优良磨料。

在此方面，由Douglas W.Marshal完成的美国专利(1965年5月4日的No.3,181,939)(受让人：Norton Company，Mass，USA)的是相关的。该专利描述了熔合的氧化铝氧化锆磨料的制备方法，该磨料结合了氧化铝的优良耐磨损性质和氧化锆的韧性。因此，氧化铝/氧化锆颗粒是用于金属基陶瓷复合物材料的最适合的备选材料。在Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，Fifth Complete revision，part A1，Volume A1，paragraph 2.2描述了可用的氧化铝/氧化锆颗粒。

在1973年7月20日的德国专利No.7326661(由Dr.Wahl完成)中描述了使用嵌入的硬材料的铸造技术。

由KHI的Mr.Tamura完成的日本专利(1987年12月12日的No.62286661)描述了一种使用熔融金属浸渍陶粒(ceramic particles)生产具有良好耐磨性能的复合铸件的方法。

由Staub Fritz完成(受让人：Zuzel Inotech AG)的欧洲专利(1992年6月23日的No.EP 0575858B1)描述了在磨损面采用多孔陶瓷成分的金属基陶瓷复合材料铸件(casting)。所用的陶粒据称是刚玉、氧化锆或氧化镁。

2002年6月4日的美国专利6399176B1描述了通过铸造制备复合材料耐磨部件。陶块被引入到由含有20-80％氧化铝和80-20％氧化锆的均匀固熔体组成的磨损表层。

虽然已有很多复合耐磨部件的实例，但是对耐磨损性能的进一步改进还是十分必要的。有待进一步的改进以提高耐磨部件的性能。

发明目的

本发明的目的是提供一种金属基陶瓷复合材料耐磨部件及用于具有改进的耐磨损性能的金属陶瓷耐磨部件的陶块。已知的设备需要改进。当复合材料耐磨部件被磨损时，必须更换耐磨部件。结果导致，更换磨损部件时，使用该耐磨部件的设备将不能使用。耐磨部件的更换将减少该设备的工作时间。耐磨损性能的提高将减少设备更换耐磨部件(例如使用金属基陶瓷复合材料耐磨部件的磨辊和磨盘衬板)所损失的时间的比例。

发明内容

本发明提供一种金属基陶瓷复合材料耐磨部件，所述耐磨部件包括由金属浸渍的陶块所形成的耐磨部分，其中所述陶块包括至少含有氧化铝的陶粒，其中所述陶块还包括含有选自碳化硼、碳化硅或碳化钨的材料的颗粒。

本发明提供一种具有改进的耐磨损性能的陶块。

优选对于碳化硼，碳化物颗粒的量为陶块重量的1-25％，进一步优选为陶块重量的2-10％。非常少量的碳化物颗粒对性能影响较小，但是大量的加入碳化物颗粒，而且也不能带来更多的好处。

在优选实施方式中，碳化物颗粒主要包括碳化硼。碳化硼是上述提及的碳化物材料中最坚硬且最轻的材料。

因此，本发明通过在含有氧化铝的颗粒中添加碳化物颗粒，成功地提高了金属基陶瓷复合材料部件的磨损性能。

在优选实施方式中，陶粒中包括氧化铝、氧化锆和氧化钛，其中以占陶粒重量的百分比计，陶粒中氧化铝的平均含量为30-65％；氧化锆的平均含量为30-65％，氧化钛的平均含量为1-7％。