一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法
【专利摘要】一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴，包括以下组分按重量比配制而成：Al2O395-99份、TiC6-8份、WO31-2份、烧结助剂4-8份、氧化铍BeO0.1-0.2份、无水乙醇90-110份；制备上述整体式耐磨复合水煤浆喷嘴的方法包括原料球墨、粉碎过筛、加压成型、热压烧结、后期处理等步骤。本发明具有配方合理、工艺先进的特点，陶瓷水煤浆喷嘴的抗冲蚀磨损能力比金属喷嘴提高30倍以上，比硬质合金喷嘴高提高2倍以上，提高了陶瓷的抗热震性能。本发明整体式陶瓷水煤浆喷嘴能很好的满足实际生产的需要，其使用寿命和经济效益等方面远优于金属和硬质合金喷嘴。
【专利说明】一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合陶瓷水煤浆喷嘴的生产方法，尤其是涉及一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法。
【背景技术】
[0002]水煤浆是二十世纪七十年代兴起的液态燃料，它是由煤、水和部分添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料，被称为液态煤炭产品。水煤浆的气化过程中，喷嘴是关键设备。水煤浆喷嘴工作时不仅要承受煤粉中硬质粒子的高速冲击，还要承受高温环境中温度变化带来的热冲击，这就要求制作水煤浆喷嘴的材料必须具备良好的耐磨性和耐热性。目前，国内外制作水煤浆喷嘴的材料主要有三大类:即金属、硬质合金和陶瓷。
[0003]—、金属材料:由于金属材料的硬度相对较低，而且在低角度冲蚀下的冲蚀磨损率较高，因而用其制作的水煤浆喷嘴，通常冲蚀磨损严重，使用寿命短。目前，金属水煤浆喷嘴的使用寿命一般在100 h以下。因此，对于要求水煤浆喷嘴连续工作时间较长的行业如电力、冶金等，用金属材料来制作水煤浆喷嘴的很少。
[0004]二、硬质合金材料:硬质合金是由难熔金属硬质化合物和金属粘结相经粉末冶金方法而制成的。它具有高硬度、高弹性模量、红硬性好、线胀系数小以及耐磨、耐腐蚀和抗氧化好等特点。通常把硬质合金制成环状或块状镶嵌在喷嘴某些磨损严重的部位上。硬质合金水煤浆喷嘴的使用寿命一般在1000 h以上。硬质合金材料是目前水煤浆喷嘴的主要材料。
[0005]三、陶瓷材料:陶瓷材料具有金属等材料所不具备的优点，如:高熔点、耐磨损，耐高温和耐腐蚀等，已在工程中获得了广泛的应用。如:用来制作切削刀具、发动机零件、轴承零件以及冶金、矿山、煤炭、化工等行业的耐磨和耐腐蚀零件。陶瓷材料的这些优点，使得它作为水煤浆喷嘴材料具有得天独厚的优势，是其它材料无法比拟的。
[0006]目前国内在陶瓷水煤浆喷嘴的生产开发方面已经获得了很大的发展，但是现有的陶瓷水煤浆喷嘴存在着一些不足，如抗冲腐蚀能力低、抗热震能力比较差，使用寿命不理想、维护成本高等，影响了陶瓷水煤浆喷嘴的应用和推广。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法，以解决现有陶瓷水煤浆喷嘴抗冲腐蚀能力低、抗热震能力比较差，使用寿命不长、维护成本高等技术问题。
[0008]本发明主要是通过下述技术方案解决上述技术问题的:一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴，包括以下组分按重量比配制而成:
Al20395~99份、TiC6~8份、WO3I~2份、烧结助剂4~8份、氧化铍BeO 0.1~0.2份、无水乙醇90~110份；制备上述整体式耐磨复合水煤浆喷嘴的方法包括以下步骤:A.将八1203、11(:、103、烧结助剂、860、无水乙醇依次装入球磨机，球磨110~130h，直至粉料直径为2~4um后，将料浆进行真空干燥去除无水乙醇，得到粉料，将粉料破碎、过筛，保存备用；
B.将制好的粉料装入喷嘴陶瓷件模具中，加压成型，对成型后的陶瓷件进行粗加工，加工后的半成品放入热压炉中进行热压烧结，其压力为30MPa，逐渐升温至烧结温度t=165(Tl680°C并保持28~32min，使用中性的氮气气氛进行保护，然后随炉冷却；
C.将烧结好的喷嘴陶瓷件进行后期处理，然后制品进行三维定位测量，并对制品进行精加工，精加工的喷嘴经装配后即得成品。
[0009]作为优选，所述烧结助剂为CaO 0.3~0.7份、MgO I~3份、SiO2 2~4份、La2O3
0.3~0.7份复合而成的多元烧结助剂。
[0010]本发明中，Al2O3-TiC复合而成的陶瓷中Al2O3基体与分布在其中的TiC两相组成多晶体，TiC具有高熔点和高硬度，能抑制的晶粒生长，而且TiC粒子能够阻止裂纹的扩展，提高陶瓷的断裂韧性。三氧化钨和氧化铍常用作耐火材料，它们具有很高的熔点。陶瓷粉料和无水乙醇混合能形成胶态体系，成型后使该胶态体系具有一定的形状和强度，能够成型复杂形状以及大尺寸工件。烧结助剂中CaO-MgO-SiO2升温时能形成低熔点的玻璃，进一步溶解Al2O3,有利于烧结的顺利进行，稀土氧化物La2O3不仅能降低烧结温度，而且能分解溶解网络而促进烧结，有利于制得晶粒细小、分布均匀的氧化铝瓷。
[0011]本发明具有配方合理、工艺先进的特点，陶瓷水煤浆喷嘴的抗冲蚀磨损能力比金属喷嘴提高30倍以上，比硬质合金喷嘴高提高2倍以上，提高了陶瓷的抗热震性能。本发明整体式陶瓷水煤浆喷嘴能很好的满足实际生产的需要，其使用寿命和经济效益等方面远优于金属和硬质合金喷嘴。
【具体实施方式】`
[0012]下面结合【具体实施方式】，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0013]实施例1:该整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法包括以下步骤:A.将Al20395份海份10克，下同)、TiC6份、WO31份、烧结助剂4份(该烧结助剂由CaO 0.5份、MgO 2份、SiO2 1份、La2O3 0.5份构成)、BeO 0.1份、无水乙醇90份依次装入球磨机,球磨110h，直至粉料直径为2~4um后，将料浆进行真空干燥去除无水乙醇，得到粉料，将粉料破碎、过筛，保存备用；
B.将制好的粉料装入喷嘴陶瓷件模具中，加压成型，对成型后的陶瓷件进行粗加工，加工后的半成品放入热压炉中进行热压烧结，其压力为30MPa，逐渐升温至烧结温度t=1680°C并保持28min，使用中性的氮气气氛进行保护，然后随炉冷却；
C.将烧结好的喷嘴陶瓷件进行后期处理，然后制品进行三维定位测量，并对制品进行精加工，精加工的喷嘴经装配后即得成品。
[0014]实施例2:该整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法包括以下步骤:A.将Al20396份、TiC6.5份、WO3L 25份、烧结助剂5份(该烧结助剂由CaO 0.5份、MgO 2份、SiO22份、La2O3 0.5份构成)、BeO 0.13份、无水乙醇95份依次装入球磨机，球磨115h，直至粉料直径为2~4um后，将料浆进行真空干燥去除无水乙醇，得到粉料，将粉料破碎、过筛，保存备用;B.将制好的粉料装入喷嘴陶瓷件模具中，加压成型，对成型后的陶瓷件进行粗加工，加工后的半成品放入热压炉中进行热压烧结，其压力为30MPa，逐渐升温至烧结温度t=1670°C并保持29min，使用中性的氮气气氛进行保护，然后随炉冷却；
C.将烧结好的喷嘴陶瓷件进行后期处理，然后制品进行三维定位测量，并对制品进行精加工，精加工的喷嘴经装配后即得成品。
[0015]实施例3:该整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法包括以下步骤:A.将Al20397份、TiC7份、WO3L 5份、烧结助剂6份(该烧结助剂由CaO 0.5份、MgO 2份、SiO2 3份、La2O3 0.5份构成)、BeO 0.15份、无水乙醇100份依次装入球磨机，球磨120h，直至粉料直径为2~4um后，将料浆进行真空干燥去除无水乙醇，得到粉料，将粉料破碎、过筛，保存备用;
B.将制好的粉料装入喷嘴陶瓷件模具中，加压成型，对成型后的陶瓷件进行粗加工，加工后的半成品放入热压炉中进行热压烧结，其压力为30MPa，逐渐升温至烧结温度t=1670°C并保持30min，使用中性的氮气气氛进行保护，然后随炉冷却；
C.将烧结好的喷嘴陶瓷件进行后期处理，然后制品进行三维定位测量，并对制品进行精加工，精加工的喷嘴经装配后即得成品。
[0016]实施例4:该整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法包括以下步骤:A.将Al20398份、TiC7.5份、WO3L 75份、烧结助剂7份(该烧结助剂由CaO 0.7份、MgO 3份、SiO23份、La2O3 0.3份构成)、BeO 0.18份、无水乙醇105份依次装入球磨机，球磨125h，直至粉料直径为2~4um后，将料浆进行真空干燥去除无水乙醇，得到粉料，将粉料破碎、过筛，保存备用；
B.将制好的粉料装入喷嘴陶瓷件模具中，加压成型，对成型后的陶瓷件进行粗加工，加工后的半成品放入热压炉中进行热压烧结，其压力为30MPa，逐渐升温至烧结温度t=1650°C并保持31min，使用中性的氮气气氛进行保护，然后随炉冷却；
C.将烧结好的喷嘴陶瓷件进行后期处理，然后制品进行三维定位测量，并对制品进行精加工，精加工的喷嘴经装配后即得成品。
[0017]实施例5:该整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴的制备方法包括以下步骤:A.将Al20399份、TiC8份、W032份、烧结助剂8份(该烧结助剂由CaO 0.3份、MgO 3份、SiO2 4份、La2O3 0.7份构成)、BeO 0.2份、无水乙醇110份依次装入球磨机，球磨130h，直至粉料直径为2~4um后，将料浆进行真空干燥去除无水乙醇，得到粉料，将粉料破碎、过筛，保存备用;
B.将制好的粉料装入喷嘴陶瓷件模具中，加压成型，对成型后的陶瓷件进行粗加工，加工后的半成品放入热压炉中进行热压烧结，其压力为30MPa，逐渐升温至烧结温度t=1650°C并保持32min，使用中性的氮气气氛进行保护，然后随炉冷却；
C.将烧结好的喷嘴陶瓷件进行后期处理，然后制品进行三维定位测量，并对制品进行精加工，精加工的喷嘴经装配后即得成品。
[0018]对实施例1 一 5所制得的产品及浙江某公司生产的产品分别进行性能测试，其力
学性能如下表所示:
【权利要求】
1.一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴，包括以下组分按重量比配制而成: Al20395~99份、TiC6~8份、WO3I~2份、烧结助剂4~8份、氧化铍BeO 0.1~0.2份、无水乙醇90~110份； 制备上述整体式耐磨复合水煤浆喷嘴的方法包括以下步骤: A.将八1203、11(:、103、烧结助剂、860、无水乙醇依次装入球磨机，球磨110~130h，直至粉料直径为2~4um后，将料浆进行真空干燥去除无水乙醇，得到粉料，将粉料破碎、过筛，保存备用； B.将制好的粉料装入喷嘴陶瓷件模具中，加压成型，对成型后的陶瓷件进行粗加工，加工后的半成品放入热压炉中进行热压烧结，其压力为30MPa，逐渐升温至烧结温度t=1650~1680°C并保持28~32min，使用中性的氮气气氛进行保护，然后随炉冷却； C.将烧结好的喷嘴陶瓷件进行后期处理，然后制品进行三维定位测量，并对制品进行精加工，精加工的喷嘴经装配后即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种整体式耐磨损复合陶瓷水煤浆喷嘴,其特征是所述烧结助剂为CaO 0.3~0.7份、MgO I~3份、SiO2 2~4份、La2O3 0.3~0.7份复合而成的多元烧结助剂。`
【文档编号】C10J3/50GK103508725SQ201310224617
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】李军营, 王文寿, 杨晓波 申请人:湖北神雾热能技术有限公司