[发明专利]一种具有空间网格状陶瓷金属复合层的耐磨件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有空间网格状陶瓷金属复合层的耐磨件及其制备方法，首先将陶瓷颗粒成型为球状的陶瓷预制坯，将球状的陶瓷预制坯堆积成空间网格状的陶瓷块，再将陶瓷块置于型腔中，向型腔中浇铸金属液，成形后获得具有空间网格状陶瓷金属复合层的耐磨件。本发明制备的耐磨件，强度、耐磨性更优异，不易脱落，得到的耐磨件的复合层厚度较大，使用寿命更长。

技术领域

本发明涉及耐磨复合材料技术领域，具体涉及一种具有空间网格状陶瓷金属复合层的耐磨件及其制备方法。

背景技术

应用于工业破碎技术领域的耐磨件，磨损是其产生失效的一种最基本的类型，目前广泛使用耐磨件的工业包括冶金、矿山、火电、机械、水泥、煤矿等。为了提高耐磨件的强度和耐磨性，通常在耐磨件的工作磨损部位复合一层耐磨性更强的材料，例如陶瓷-金属复合材料。

陶瓷-金属复合材料作为一种新型耐磨复合材料，在现代工业生产应用中表现出优异的性能，正在逐步取代传统的金属耐磨材料。现有技术中，通常通过以下方式在耐磨件的工作区域复合陶瓷-金属复合材料，第一类是在耐磨件的工作区域复合整层陶瓷-金属复合材料，传统的整层陶瓷-金属复合材料是直接将金属液浇铸在陶瓷颗粒中，从而得到位于工作区域的整层陶瓷-金属复合材料，如图1所示。传统整层陶瓷-金属复合材料，其陶瓷颗粒均匀分散于整个复合层，复合层内部只有陶瓷颗粒间的小孔隙通道，金属液能够完全渗透的厚度非常有限，一般不超过10mm，从而导致复合层的强度和耐磨性极为有限；整层陶瓷-金属复合材料层在磨损过程中还容易呈块状脱落。第二类耐磨件在其工作区域采用蜂窝柱状局部增强复合材料，蜂窝柱状局部增强复合材料的耐磨件通常采用在陶瓷预制体中保留类似蜂窝煤球通透的多孔结构，如图2所示；蜂窝柱状局部增强复合材料的耐磨件虽然增加了金属液的渗透能力，通常铸渗厚度可达60mm，但复合层陶瓷颗粒的体积分数减少，减弱了复合材料的耐磨性；在制造过程中，蜂窝柱状局部增强复合耐磨件的陶瓷金属复合区容易开裂；此外，蜂窝柱是大块状金属基体集中区域，在使用过程中，大块的金属基体区在很快磨损后，难以对复合区起到有效支撑作用。

本发明旨在解决上述技术问题，期望提供一种耐磨性优异、强度优异且不容易开裂、脱落的陶瓷金属复合耐磨件。

发明内容

为了实现上述发明目的，本发明提供一种具有空间网格状陶瓷金属复合层的耐磨件的制备方法，包括如下步骤：(1)利用粘结剂将分散的陶瓷颗粒粘聚成球状陶瓷预制坯，所述陶瓷预制坯内部由陶瓷颗粒堆积产生互相连通的孔隙；(2)将步骤(1)中的球状陶瓷预制坯采用网状金属外框或采用粘结剂和陶瓷块模具成型为陶瓷块，然后将陶瓷块烘干，再将烘干后的陶瓷块放置于耐磨件砂型型腔中；(3)向砂型型腔中浇铸基体金属液，成形后获得具有空间网格状陶瓷金属复合层的耐磨件。

在本发明一种优选方案中，所述步骤(2)包括如下步骤：当采用网状金属外框成型陶瓷块时，将步骤(1)中的球状陶瓷预制坯直接倒入所述网状金属外框，成型为陶瓷块；将成型后的带有网状金属外框陶瓷块放入烘箱中，在100℃～200℃条件下烘干陶瓷块中的水分，再将其放置于砂型型腔中；

当采用粘结剂和陶瓷块模具成型陶瓷块时，将步骤(1)中的球状陶瓷预制坯和粘结剂混合，将混合后的物料倒入陶瓷块模具中，成型为陶瓷块，再将成型后的陶瓷块从陶瓷块模具中取出，放入烘箱中，在100℃～200℃条件下烘干陶瓷块中的水分，再将其放置于砂型型腔中。

在本发明一种优选方案中，所述网状金属外框或所述陶瓷块模具中包括网格状隔板，所述网格状隔板的每个网格为正方形，所述正方形的边长等于或略大于所述陶瓷预制坯的直径。

在本发明一种优选方案中，所述步骤(1)中的陶瓷颗粒为氧化物、碳化物、氮化物中的一种或任意组合，陶瓷颗粒的粒度为1～5mm。

在本发明一种优选方案中，所述步骤(1)中的球状陶瓷预制坯的直径为10～50mm。