技术领域：
本发明涉及泵轴，具体地，涉及一种高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴及其制备方法。
背景技术：
：泵轴是泵中的重要组成部分，主要作用是传递动力、支撑叶轮保持在工作位量正常运转。泵轴的一端通过联轴器与电动机轴相连，另一端支承着叶轮作旋转运动，一般泵轴上装有轴承、轴向密封等零部件。由于泵轴用于传递动力，且高速旋转，在输送清水等无腐蚀性介质的泵中，一般用45#钢制造，并且进行调质处理。在输送盐溶液等弱腐蚀性介质的泵中，泵轴材料为40#Cr，且调质处理。在防腐蚀泵中，即用于输送酸、碱等强腐蚀性介质的泵上，泵轴材质一般为lCr18N19lCr18Ni9Ti等不锈钢。虽然上述泵轴能够满足大部分泵的生产以及工作要求，但是在高速运转的泵中，现有的泵轴泵往往出现强度不够以及耐磨损性能不够的缺陷。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴及其制备方法，通过该方法制得的碳化硅泵轴具有优异的机械强度以及耐磨损性能，并且该制备方法工序简单，原料易得。为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴的制备方法，包括：1）将碳化硅、增塑剂、水溶性树脂、脱模剂、五氧化二钽、硅藻土、二茂铁与环糊精混合以制得混合料；2）将混合料与水混合，接着进行喷雾造粒以制得雾化料；3）将雾化料置于泵轴模具中进行压制以制得泵轴坯，接着进行第一次焙烧、冷却以制得半成品泵轴，然后将半成品泵轴进行第二次焙烧、冷却以制得高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴；其中，雾化料的含水量为0.8-1.5重量%，第一次焙烧至少满足以下条件：焙烧温度为120-150℃，焙烧时间为2-4h，第二次焙烧至少满足以下条件：焙烧温度为2200-2250℃，焙烧时间为9-15h。本发明还提供了一种高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴，其特征在于，该高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴通过上述的方法制备而得。通过上述技术方案，本发明提供的制备方法通过各步骤以及各原料之间的协同作用使得制得的碳化硅泵轴具有优异的机械强度以及耐磨损性能，并且该制备方法工序简单，原料易得。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。本发明提供了一种高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴的制备方法，包括：1）将碳化硅、增塑剂、水溶性树脂、脱模剂、五氧化二钽、硅藻土、二茂铁与环糊精混合以制得混合料；2）将混合料与水混合，接着进行喷雾造粒以制得雾化料；3）将雾化料置于泵轴模具中进行压制以制得泵轴坯，接着进行第一次焙烧、冷却以制得半成品泵轴，然后将半成品泵轴进行第二次焙烧、冷却以制得高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴；其中，雾化料的含水量为0.8-1.5重量%，第一次焙烧至少满足以下条件：焙烧温度为120-150℃，焙烧时间为2-4h，第二次焙烧至少满足以下条件：焙烧温度为2200-2250℃，焙烧时间为9-15h。在本发明的步骤1）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤1）中，相对于85-90重量份的碳化硅，增塑剂的用量为5-7重量份，水溶性树脂的用量为3-4重量份，脱模剂的用量为4-7重量份，五氧化二钽的用量为1-1.6重量份，硅藻土的用量为8-11重量份，二茂铁的用量为3-3.8重量份，环糊精的用量为2.2-3重量份。在本发明的步骤1）中，混合方式可以在宽的范围内选择，但是为了使得物料之间混合的更加均匀进而使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤1）中，优选地，在步骤1）中，混合通过搅拌的方式进行，并且搅拌的转速为40-60r/min，搅拌的时间为15-30h；在本发明的步骤1）中，碳化硅的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤1）中，碳化硅的粒径为1-5μm。在本发明的步骤1）中，水溶性树脂的重均分子量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，水溶性树脂的重均分子量为3000-8000。在本发明的步骤1）中，增塑剂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤1）中，增塑剂选自磷酸酯类化合物、多元醇酯类化合物、苯二甲酸酯类化合物和柠檬酸酯类化合物中的一种或多种。在本发明的步骤1）中，水溶性树脂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，水溶性树脂选自聚乙烯醇、三聚氰胺甲醛树脂、聚环氧乙烷、聚丙烯酸和聚氨基甲酸酯中的一种或多种。在本发明的步骤1）中，脱模剂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，脱模剂选自硅油、滑石粉、白粘土、石蜡、云母和聚乙烯蜡的一种或多种。在本发明的步骤2）中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤2）中，混合料与水的重量比为100：140-145。在本发明的步骤2）中，喷雾造粒的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤2）中，喷雾造粒至少满足以下条件：进口温度为200-240℃，出口温度为80-100℃；并且，出口后的产物通过两层筛网进行筛取，上层筛的目数为70-90目，下层筛的目数为230-250目，取两层筛中间的颗粒为雾化料。在本发明的步骤3）中，压制的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤3）中，压制至少满足以下条件：压制压力为180-220MPa，压制时间为30-50min。在本发明的步骤3）中，第一次冷却的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤3）中，半成品泵轴成型前的冷却为自然冷却且半成品泵轴的温度为15-35℃。在本发明的步骤3）中，第二次冷却的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的碳化硅泵轴具有更优异的机械强度和耐磨性能，优选地，在步骤3）中，第二次焙烧之后的冷却为自然冷却且冷却的时间为20-24h。本发明还提供了一种高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴，其特征在于，该高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴通过上述的方法制备而得。以下将通过实施例对本发明进行详细描述。实施例11）将粒径为3μm的碳化硅、增塑剂（磷酸三甲酯）、重均分子量为5000的水溶性树脂（聚乙烯醇）、脱模剂（硅油）、五氧化二钽、硅藻土、二茂铁与环糊精按照88：6：3.5：5：1.4：10：3.4：2.6的重量比添料，接着按照50r/min的转速搅拌20h以制得混合料；2）将混合料与水按照100：142的重量比混合，接着进行喷雾造粒（进口温度为220℃，出口温度为90℃；并且，出口后的产物通过两层筛网进行筛取，上层筛的目数为80目，下层筛的目数为240目，最后取两层筛中间的颗粒）以制得雾化料（含水量为1.0重量%）；3）将雾化料置于泵轴模具中于200MPa下进行压制40min以制得泵轴坯，接着于140℃下第一次焙烧3h、自然冷却至25℃以制得半成品泵轴，然后将半成品泵轴于2230℃第二次焙烧12h、自然冷却22h以制得高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴A1。实施例21）将粒径为1μm的碳化硅、增塑剂（三醋酸甘油酯）、重均分子量为3000的水溶性树脂（三聚氰胺甲醛树脂）、脱模剂（白粘土）、五氧化二钽、硅藻土、二茂铁与环糊精按照85：5：3：4：1：8：3：2.2的重量比添料，接着按照40r/min的转速搅拌15h以制得混合料；2）将混合料与水按照100：140的重量比混合，接着进行喷雾造粒（进口温度为200℃，出口温度为80℃；并且，出口后的产物通过两层筛网进行筛取，上层筛的目数为70目，下层筛的目数为230目，最后取两层筛中间的颗粒）以制得雾化料（含水量为0.8重量%）；3）将雾化料置于泵轴模具中于180MPa下进行压制30min以制得泵轴坯，接着依次于120℃下第一次焙烧2h、自然冷却至15℃以制得半成品泵轴，然后将半成品泵轴于2200℃第二次焙烧9h、自然冷却20h以制得高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴A2。实施例31）将粒径为5μm的碳化硅、增塑剂柠檬酸三乙酯）、重均分子量为8000的水溶性树脂（聚氨基甲酸酯）、脱模剂（聚乙烯蜡）、五氧化二钽、硅藻土、二茂铁与环糊精按照90：7：4：7：1.6：11：3.8：3的重量比添料，接着按照60r/min的转速搅拌30h以制得混合料；2）将混合料与水按照100：145的重量比混合，接着进行喷雾造粒（进口温度为240℃，出口温度为100℃；并且，出口后的产物通过两层筛网进行筛取，上层筛的目数为90目，下层筛的目数为250目，最后取两层筛中间的颗粒）以制得雾化料（含水量为1.5重量%）；3）将雾化料置于泵轴模具中于220MPa下进行压制50min以制得泵轴坯，接着依次于150℃下第一次焙烧4h、自然冷却至35℃以制得半成品泵轴，然后将半成品泵轴于2250℃第二次焙烧15h、自然冷却24h以制得高强度耐磨损烧结碳化硅泵轴A3。对比例1按照实施例的方法进行制得泵轴B1，所不同的是，步骤1）中，未使用五氧化二钽。对比例2按照实施例的方法进行制得泵轴B2，所不同的是，步骤1）中，未使用硅藻土。对比例3按照实施例的方法进行制得泵轴B3，所不同的是，步骤1）中，未使用二茂铁。对比例4按照实施例的方法进行制得泵轴B4，所不同的是，步骤1）中，未使用环糊精。对比例5按照实施例的方法进行制得泵轴B5，所不同的是，步骤2）中未进行喷雾造粒，而是采用挤出冷切造粒的方式。对比例6按照实施例的方法进行制得泵轴B6，所不同的是，步骤2）中未进行第一次焙烧。检测例1检测上述泵轴的莫式硬度、抗压强度（GPa）、抗弯强度（MPa）、以及断裂韧性（MPa·m1/2），具体结果见表1。表1莫式硬度抗压强度（GPa）抗弯强度（MPa）断裂韧性（MPa·m1/2）A19.54.95754.2A29.45.05804.0A39.65.15774.1B19.34.15043.3B29.14.05123.2B39.23.95083.6B49.24.15133.4B59.34.05203.0B68.83.84982.9通过上表中的抗压强度、抗弯强度、以及断裂韧性可以看出，本发明提供的泵轴具有优异的力学强度，同时通过莫式硬度可以看出本发明提供的泵轴具有优异的耐磨性。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页1 2 3