[发明专利]一种耐磨陶瓷辊及其制备方法

权利要求书

1.一种耐磨陶瓷辊，其特征在于，所述陶瓷辊由内至外包括辊核、耐磨层，所述辊核，按质量份数计，由以下组分构成：陶瓷颗粒70-80份、金属基体20-30份、活性元素15-20份、粘接剂1-5份；所述陶瓷颗粒，按质量份数计，由以下组分构成：Al₂O₃ 80-85份、ZrO₂ 10-15份、聚乙烯醇1-5份；所述金属基体，按质量份数计，由以下组分构成：Cr 20-15份、C 2.0-2.5份、Ni 1.0-2.2份、Mo 1.0-1.5份、Mn 0.5-1.0份、Si 0.2-0.6份、P 0-0.1份、S 0-0.05 份，剩下为Fe；所述耐磨层，按质量份数计，由以下组分构成：Fe55 粉末85-95份、TiC 颗粒5-15份。

2.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷辊，其特征在于， 所述陶瓷颗粒的平均颗粒粒度为150-190μm；所述Fe55 粉末的平均粒度为150-250目，所述TiC 颗粒的平均粒度为200-300目。

3.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷辊，其特征在于，所述粘接剂为聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠的混合物，所述聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠的摩尔比为1：1.5-2.0。

4.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷辊，其特征在于，所述活性元素为Ni粉末、Ti粉末的混合物，所述Ni粉末、Ti粉末的质量比为1:3。

5.根据权利要求4所述的耐磨陶瓷辊，其特征在于，所述Ni粉末、 Ti粉末的纯度为99.99%， 所述活性元素的平均颗粒粒度为20-23μm。

6.根据权利要求1至5任一项所述耐磨陶瓷辊的制备方法，其特征在于，包括辊核的制备、耐磨层的激光熔覆；所述辊核的制备，包括以下步骤：

陶瓷辊预制体的制备：按照所述配方的质量份数，向陶瓷颗粒中加入活性元素、粘合剂，通过球磨机进行球磨混粉，混粉时间为60min，将球墨后的粉体中添加塑化剂，采用模压成型方法制成陶瓷辊坯体；所述模压成型的成型压力为25-35MPa，保压时间为2~3min，所述陶瓷辊坯体体的致密度为65-70%；将所述陶瓷辊坯体放入到管式炉的炉膛中进行烧结，得到陶瓷辊预制体；

无压浸渗：将金属基体表面打磨去除氧化皮并清理干净后放置在所述陶瓷辊预制体四周，将其一起放入高温管式炉中；高温炉先以 5℃/min 的速率升温至 500℃， 并保温30min使炉管充分预热；在炉管中通入 Ar 气保护气体，之后以 8℃/min 的速率升温到1500℃，并且保温时间 60min，之后随炉缓慢冷却至室温，得到辊核。

7.根据权利要求6所述耐磨陶瓷辊的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的烧结，包括如下步骤：

低温加热：将所述陶瓷辊坯体放入到管式炉的炉膛中，开始以 3℃/min 的速率由室温升温到300℃， 之后以 2℃/min 的速率升温到 500℃并保温 60min；

高温加热：在 500℃保温过程中开始通入氩气，之后以 5℃/min 的速率升温至 1300℃， 保温 60min；之后随炉冷却至室温，得到陶瓷辊预制体。

8.根据权利要求6所述耐磨陶瓷辊的制备方法，其特征在于，所述耐磨层的激光熔覆，包括如下步骤：

（1）熔覆粉末的制备：按照所述配方的质量份数制备出熔覆粉末；

（2）喷涂：喷涂前，将所述辊核表面用丙酮溶液清洗干净，烘干后将所述熔覆粉末通过激光熔覆设备对进行辊核表面进行激光熔覆处理。

9.根据权利要求8所述耐磨陶瓷辊的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆设备的工艺条件设定为 210 安培电流和35 毫秒脉冲宽度以及14 赫兹频率。