一种耐高温金属陶瓷密封环及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温金属陶瓷密封环，其是由下述重量份的原料制得：氧化铝80?90，氧化锆10?15，FeV80?B钒铁粉3?5，纳米钽粉1?2，纳米二氧化钛P25 0.5?1，纳米二氧化硅0.1?0.2，羟乙基纤维素0.3?0.5，氟锆酸钾0.3?0.5，钛酸酯偶联剂TMC?201 0.15?0.25，氢氧化钠6?8，聚山梨酯?80 0.05?0.1。本发明的金属陶瓷密封环不仅耐腐蚀性能好，而且抗冲击、抗裂性能得到改善，具有良好的稳定性以及耐用性，使用寿命长，并且具有良好的耐高温性能，适用于高温污水处理。
【专利说明】
一种耐高温金属陶瓷密封环及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及金属陶瓷密封环材料技术领域，尤其涉及一种耐高温金属陶瓷密封环及其制备方法。【背景技术】
[0002]潜水栗是深井提水的重要设备，将地下水提取到地表，在我国广泛应用于农田灌溉、生活用水、矿山工业、海水提升、轮船调载、喷泉景观、温泉洗浴等领域。在实际使用过程中，由于输送介质的腐蚀、摩擦等原因，常常存在密封环磨损严重的问题。密封环的作用是防止水栗叶轮和栗壳之间发生磨蚀，改善水栗进口处的水流状态，提高水栗效率，增强栗的运转可靠性。一旦密封环磨损严重，将引起叶轮与密封环配合间隙增大，水栗泄漏损失增加，流量下滑快等问题，最终对潜水栗的使用寿命和运行效率下降产生严重的负面影响。因此潜水栗对密封环的材质有较高的要求。
[0003]通常潜水栗的密封环是用不锈钢等金属材料加工而成，由于金属材料的耐磨性较差，容易损坏，使用寿命不长，严重影响了水栗质量。金属陶瓷密封环与金属密封环相比，具有硬度高、耐磨性好、耐腐蚀等优点。200511160458.7公开了一种高纯度氧化铝密封环，具有密度高、耐磨损的优点，且能适应恶劣环境下的腐蚀，然而，氧化铝金属陶瓷材料具有脆性，使得氧化铝陶瓷密封环的韧性较差，抗冲击性能低，容易发生开裂，影响其耐用性和使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高韧性、高塑性、抗开裂、耐用性能好的耐高温金属陶瓷密封环及其制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:一种耐高温金属陶瓷密封环，其是由下述重量份的原料制得: 氧化铝80-90，氧化锆10-15^6￥80-8钒铁粉3-5，纳米钽粉1-2，纳米二氧化钛?25 0.5-1，纳米二氧化硅〇.1-0.2，羟乙基纤维素0.3-0.5，氟锆酸钾0.3-0.5，钛酸酯偶联剂TMC-201 0 ? 15-0 ? 25，氢氧化钠6-8，聚山梨酯-80 0 ? 05-0 ? 1。
[0006]—种耐高温金属陶瓷密封环的制备方法，包括以下步骤:(1)先将氢氧化钠加入水中配置成l〇_12mol/L的溶液，然后与纳米二氧化钛P25混合超声分散均匀后共同加入反应釜，将反应釜于150-200 °C条件下水热反应10_15h，冷却后将pH 调至中性，加入纳米二氧化硅、羟乙基纤维素和聚山梨酯-80搅拌分散均匀，得改性液；(2 )将氧化铝、氧化锆、FeV80-B钒铁粉按固液重量比1:1 -1:2与无水乙醇混合后加入钛酸酯偶联剂搅拌〇.5-lh，蒸馏除去乙醇后加入其余原料研磨均匀，得混合粉料；(3)将步骤(1)中的改性液与步骤(2)中的混合粉料混合后加入适量水搅拌均匀，用球磨机球磨4-6h后先通过喷雾干燥塔于进口温度260-280°C、出口温度100-120°C条件下喷雾干燥，再于200-300 °C保温0.5-lh，然后于氮气气氛下600-700 °C处理4-6h，冷却后再次球磨0.5-lh，得改性粉料；(4)将步骤(3)中的改性粉料压坯置于通有惰性气体保护气氛的烧结炉中1550-1650°C 烧结2-4h，即得耐高温金属陶瓷密封环。
[0007]本发明的优点是:本发明先利用水热法合成钛纳米管，然后将其与纳米二氧化硅、羟乙基纤维素混合制成改性液，与氧化铝、氧化锆、FeV80-B钒铁粉混合粉料共混均匀后，通过喷雾干燥包覆于混合粉料表面，在混合粉料表面形成碳-钛纳米管-二氧化硅复合包覆层，有效改善了材料的致密性、粘结性能和韧性，再通过原料的选择与复配，使制得的金属陶瓷密封环不仅耐腐蚀性能好，而且抗冲击、抗裂性能得到改善，具有良好的稳定性以及耐用性，使用寿命长，并且具有良好的耐高温性能，适用于高温污水处理。【具体实施方式】
[0008]一种耐高温金属陶瓷密封环，由下列重量(kg)的组分原料制备而成:氧化铝80，氧化锆10，FeV80-B钒铁粉3，纳米钽粉1，纳米二氧化钛P25 0.5，纳米二氧化硅0.1，羟乙基纤维素0.3，氟锆酸钾0.3，钛酸酯偶联剂TMC-201 0.15，氢氧化钠6，聚山梨酯-80 0.05〇
[0009]—种耐高温金属陶瓷密封环的制备方法，包括以下步骤:(1)先将氢氧化钠加入水中配置成l〇mol/L的溶液，然后与纳米二氧化钛P25混合超声分散均匀后共同加入反应釜，将反应釜于150 °C条件下水热反应10h，冷却后将pH调至中性， 加入纳米二氧化硅、羟乙基纤维素和聚山梨酯-80搅拌分散均匀，得改性液；(2)将氧化铝、氧化锆、FeV80-B钒铁粉按固液重量比1:1与无水乙醇混合后加入钛酸酯偶联剂搅拌〇.5h，蒸馏除去乙醇后加入其余原料研磨均匀，得混合粉料；(3)将步骤(1)中的改性液与步骤(2)中的混合粉料混合后加入适量水搅拌均匀，用球磨机球磨4h后先通过喷雾干燥塔于进口温度260 °C、出口温度100°C条件下喷雾干燥，再于 200°C保温0.5h，然后于氮气气氛下600°C处理4h，冷却后再次球磨0.5h，得改性粉料；(4 )将步骤(3 )中的改性粉料压坯置于通有惰性气体保护气氛的烧结炉中1550 °C烧结 2h，即得耐高温金属陶瓷密封环。
[0010]上述制得的密封环性能测试结果如下:硬度:92.5HRA;抗弯强度:721MPa;断裂韧性:10.24MPa ? m1/2。
【主权项】
1.一种耐高温金属陶瓷密封环，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得:氧化铝80-90，氧化锆10-15，FeV80-B钒铁粉3-5，纳米钽粉1-2，纳米二氧化钛P25 0.5-1，纳米二氧化硅〇.1-0.2，羟乙基纤维素0.3-0.5，氟锆酸钾0.3-0.5，钛酸酯偶联剂TMC-201 0 ? 15-0 ? 25，氢氧化钠6-8，聚山梨酯-80 0 ? 05-0 ? 1。2.根据权利要求1所述的一种耐高温金属陶瓷密封环的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤:(1)先将氢氧化钠加入水中配置成l〇_12mol/L的溶液，然后与纳米二氧化钛P25混合超 声分散均匀后共同加入反应釜，将反应釜于150-200 °C条件下水热反应10_15h，冷却后将pH 调至中性，加入纳米二氧化硅、羟乙基纤维素和聚山梨酯-80搅拌分散均匀，得改性液；(2)将氧化铝、氧化锆、FeV80-B钒铁粉按固液重量比1:1-1:2与无水乙醇混合后加入钛 酸酯偶联剂搅拌〇.5-lh，蒸馏除去乙醇后加入其余原料研磨均匀，得混合粉料；(3)将步骤(1)中的改性液与步骤(2)中的混合粉料混合后加入适量水搅拌均匀，用球 磨机球磨4-6h后先通过喷雾干燥塔于进口温度260-280°C、出口温度100-120°C条件下喷雾 干燥，再于200-300 °C保温0.5-lh，然后于氮气气氛下600-700 °C处理4-6h，冷却后再次球磨 0.5-lh，得改性粉料；(4)将步骤(3)中的改性粉料压坯置于通有惰性气体保护气氛的烧结炉中1550-1650 °C 烧结2-4h，即得耐高温金属陶瓷密封环。
【文档编号】B22F5/10GK106041046SQ201610387246
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】郑之松
【申请人】合肥正浩机械科技有限公司