专利名称：一种制备金属陶瓷内衬复合钢管的方法
技术领域：
本发明属于钢表面涂层技术领域，特别是提供了一种制备金属陶瓷内衬复合钢管的方法。利用自蔓延离心法在钢管内表面涂覆一层金属陶瓷的方法。
背景技术：
现代工业的发展需要大批的管道进行运输，对管材要求具有一定的耐磨，耐蚀性。目前复合管材的生产方法不多，主要有套构法，离心浇注，双金属离心浇注，复合材料焊接，SHS-离心法。其中SHS-离心法具有明显的优势，与传统的轧制复合、烧结复合、爆炸复合相比，具有工艺简单，能耗小等特点。SHS-离心法根据需要可进行陶瓷-钢管，不锈钢-钢管等复合管材的制造生产。自蔓延离心法已经应用于陶瓷内衬钢管的制造(例如日本专利J58047550，中国专利90107244.4)技术，自蔓延陶瓷内衬钢管具有优良的耐磨性，但陶瓷表面存在微裂纹，耐蚀性较差。另外由于陶瓷相的硬度大，韧性差，在后续加工，管道连接方面存在问题。
中国专利94104459.9提供了一种利用SHS-离心法生产耐蚀耐热钢内衬复合钢管的方法，主要应用于耐蚀方面的应用。
金属陶瓷由金属粘结相和陶瓷相组成。常用的金属陶瓷以难熔金属化合物(WC、TiC、Cr2C3等)为基体，以铁族金属(Co、Fe、Ni)做粘结相。金属陶瓷既保持有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性好等特性，又有较好的金属韧性和可塑性，具有良好的可加工性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备金属陶瓷内衬复合钢管的方法，利用SHS-离心法生产内衬金属陶瓷内衬复合钢管，扩大了复合钢管的种类。
本发明的内容将氧化铁粉，铝粉，三氧化钨粉，石墨粉按下列反应式的配比混和，其中x根据生成要求可调，x的范围在0.5～3，
反应的高温使生成的氧化铝，铁呈熔融状态，钨，碳融解于液态铁中。在离心力作用下氧化铝分布在钢管内表面，比重大的铁与母管形成冶金结合，随着温度降低，钨与碳相结合，生成钨的碳化物，在铁液中大量析出，分布在金属层内，同时铁液与母管形成冶金结合。冷却后，去除表面的氧化物渣层，即可得到金属陶瓷内衬钢管。
制造金属陶瓷内衬钢管的关键在于金属陶瓷层与母管的完全冶金结合。本发明的思路是提高燃烧温度和高温停留时间，促进金属陶瓷层与钢管的冶金结合。
本发明的详细说明如下1、Fe2O3(或NiO)和Al粉是生成粘结相的反应物料，Fe2O3(或NiO)和Al粉的配比按反应式(或)配比。
2、用二氧化钛粉末代替三氧化钨粉末，按下列反应式比例混和，x的范围在0.1～0.273、反应物料预热100～400℃，可提高反应温度和在高温停留的时间。
4、控制反应过程中原料的离心加速度在500～5000m/s2。
本发明的优点在于可以制备不同体系的金属陶瓷内衬钢管，成份可调，工艺简单，应用广泛。
实施例1Fe2O3粉320g，Al粉108g混合均匀，作为生成粘结相的原料粉。WO3粉464g，Al粉54g，石墨粉24g混合均匀，作为生成硬质陶瓷相的原料粉。将上述粉末混合均匀，预热100℃，装入母管中。母管为Ф74mm，壁厚4mm，长200mm的碳钢管。钢管装卡在离心机上，开动离心机，转速1110转/分(反应原料的离心加速度为500m/s2)，用钨丝点燃物料，在离心力下发生燃烧反应，放出巨大的热量，冷却后去处表面的氧化铝层，获得以铁为粘结相，以钨的碳化物为硬质相的金属陶瓷内衬钢管。
实施例2NiO粉333g，Al粉81g，混合均匀，作为生成粘结相的原料粉。TiC粉50g，作为硬质陶瓷相的原料粉。将上述原料粉混合均匀，预热100℃，转速3600转/分(反应原料的离心加速度为4975m/s2)。其余步骤同例1，可制成以TiC为硬质相，以Ni为粘结相的金属陶瓷内衬钢管。
实施例3Fe2O3粉320g，Al粉108g混合均匀，作为生成粘结相的原料粉。TiO2160g，Al粉144g，石墨粉24g作为生成硬质陶瓷相的原料粉。将上述原料粉混合均匀，预热350℃，转速2700转/分(反应原料的离心加速度为2934m/s2)，其余步骤同例1，可制成以TiC为硬质相，以Fe为粘结相的金属陶瓷内衬钢管。
权利要求
1.一种制备金属陶瓷内衬复合钢管的方法，其特征在于将氧化铁粉，铝粉，三氧化钨粉，石墨粉按反应式的配比混和，其中，x的范围在0.5～3，反应的高温使生成的氧化铝，铁呈熔融状态，钨，碳融解于液态铁中；在离心力作用下氧化铝分布在钢管内表面，比重大的铁与母管形成冶金结合，随着温度降低，钨与碳相结合，生成钨的碳化物，在铁液中大量析出，分布在金属层内，同时铁液与母管形成冶金结合；冷却后，去除表面的氧化物渣层，得到金属陶瓷内衬钢管。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于控制反应过程中原料的离心加速度在500～5000m/s2。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于用二氧化钛粉末代替三氧化钨粉末，按反应式比例混和，其中，x的范围在0.1～0.27。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于反应物料预热100～400℃，可提高反应温度和在高温停留的时间。
全文摘要
本发明提供了一种制备金属陶瓷内衬复合钢管的方法，属于钢表面涂层技术领域。将氧化铁粉，铝粉，三氧化钨粉，石墨粉按Fe
文档编号B22D19/08GK1772710SQ20051008680
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月7日 优先权日2005年11月7日
发明者郭志猛, 高峰, 林涛 申请人:北京科技大学