[发明专利]一种SiC陶瓷颗粒表面改性工艺

说明书

本发明公开了一种SiC陶瓷颗粒表面改性工艺，步骤如下：SiC颗粒的预处理；表面改性料浆的制备；SiC颗粒的表面改性处理。本发明工艺在SiC颗粒表面形成MoSi₂金属间化合物薄膜。该薄膜能与SiC颗粒形成Mo‑Si‑C键，与SiC颗粒结合性良好。用涂膜后的SiC颗粒制成陶瓷预制体，然后采用浇铸法制备SiC/Fe基复合材料材料时，SiC颗粒与熔融的铁合金润湿性良好，SiC颗粒表面的MoSi₂薄膜能抑制铁水与SiC颗粒产生有害的化学反应，SiC颗粒能与铁合金基体形成牢固的界面结合，在磨损载荷下SiC颗粒不会因为界面结合强度低而从铁合金基体表面脱落，能将SiC/Fe复合材料的耐磨性提高50%以上。

技术领域

本发明涉及一种SiC陶瓷颗粒表面改性工艺，尤其涉及一种应用于铁基复合耐磨材料制备的SiC陶瓷颗粒增强体的表面改性工艺，属于材料表面改性领域。

背景技术

在水泥生产中需要大规模的破碎和研磨一些高硬度的矿物，如石灰石、石英砂、水泥熟料、矿渣等。目前水泥工业中的破碎、研磨装备的核心耐磨件如破碎机锤头、颚板、球磨机衬板、圆锥破扎臼壁、立式磨磨盘和辊压机磨辊等大多仍采用单一性能金属耐磨材料，如高铬铸铁、中铬合金钢、高锰钢和超高锰钢。对金属材料而言，这些均是具有优良耐磨性能的耐磨材料，但由于水泥生产中其矿物原料硬度高于现有金属耐磨材料，耐磨件在服役过程中，易过早磨损失效，难以满足破碎及研磨装备的工作要求。以中型砂岩破碎机的高铬铸铁锤头为例，工作2-4个月就需要更换1副锤头，大大降低了设备的工作效率，同时增加工人劳动强度。

为进一步提高水泥工业用耐磨件的耐磨性能，目前国外一些企业在碳化钨和碳化钛颗粒增强铁基合金强化方面做了大量的研发工作。其工艺主要是采用金属基体熔融浸渗的方法，先将碳化钛或碳化钨高硬度碳化物陶瓷颗粒制成多孔的坯体，然后将铁基体熔化后，在真空条件下浸渗到多孔坯体里去。在该工艺生产条件下，陶瓷颗粒碳化钛或碳化钨与铁基体结合性较好，能大幅度提高耐磨材料的使用寿命，但是工业级碳钨物颗粒的售价在250元/公斤以上，碳化钛颗粒的售价在70元/公斤以上，价格昂贵，使得制备出的碳化物颗粒增强铁基复合耐磨材料的售价昂贵，影响了推广使用。SiC陶瓷与WC和TiC相比，它也是一种高硬度碳化物陶瓷，其硬度高于WC和TiC，同时SiC颗粒与熔融的铁水的接触角为0度，能够很好地被熔融的铁水润湿，而且工业级SiC颗粒价格便宜，在15元/公斤左右。目前工业上经常将SiC颗粒加入到铝合金中，来提高铝基复合材料的耐磨性能。但是在制备SiC/Fe复合材料时，SiC会和铁产生化学反应，在SiC颗粒与铁基体的界面生成Fe₃C脆性相，影响了SiC颗粒与铁基体的结合强度，SiC/Fe复合耐磨材料在使用过程中SiC颗粒容易脱落，影响了SiC/Fe复合耐磨材料的耐磨损性能。所以如果能够开发一种新型的SiC颗粒表面改性技术，在采用熔渗法制备SiC/Fe复合耐磨材料时，能够抑制SiC颗粒与熔融的铁水的化学反应，同时又能够保证SiC颗粒与铁基体的结合强度，就能利用价格低廉的SiC颗粒制备出高性能的SiC/Fe复合耐磨材料。

发明内容

本发明的目的是，开发一种SiC颗粒表面改性工艺，改性后的SiC颗粒在采用熔渗法制备SiC/Fe复合耐磨材料时，能够抑制SiC颗粒与熔融的铁水发生化学反应，在SiC颗粒与铁基体界面处不会生成有害的Fe₃C脆性相，改性后的SiC颗粒与铁基体具有较高的结合强度，SiC/Fe复合耐磨材料使用过程中SiC颗粒不会从铁基体中脱落，材料具有较长的使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种SiC陶瓷颗粒表面改性工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）SiC颗粒的预处理：

先将工业级1-3mm的SiC颗粒放入马弗炉中，在空气气氛下，以4-5℃/min的速度升温至900-1000℃保温0.5-1小时，随炉冷却。