专利名称：一种金属陶瓷复合耐磨材料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属陶瓷复合耐磨材料，具体是指一种用于物料输送系统的金属陶 瓷复合耐磨材料。
技术背景在冶金、电力、建材、机械、化工等行业的物料输送系统中，大多采用高锰钢和耐磨合 金等制作耐磨衬板。虽然金属材料制成的衬板具有良好的强韧性，但这种衬板重量大，硬度 低，耐磨性能差，寿命短，需要勤换衬板，这无疑加重了工人的劳动强度，增加了成本，停 机检修也降低了设备的利用率。因此，开发新型耐磨材料，提髙物料输送系统的抗磨性能， 是工业领域普遍关注的问题。目前用金属材料制造耐磨衬板常用铸造或者堆焊技术，如专利号ZL94107290.8的实用新 型专利公开了采用铸造方法生产高强度髙络铸铁衬板的方法。堆焊技术则是将耐磨材料熔敷 到低碳钢等基板上制成复合耐磨钢板，如1996年《焊接技术》杂志刊登的论文"加粉堆焊工 艺及耐磨堆焊复合钢板的应用"，介绍了复合耐磨钢板的一种制备技术。陶瓷材料所具有的高强度、高硬度、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能远远优于金 属材料和高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一个致命弱点。因此，陶瓷材料只适于冲击 载荷不大的工况。如实用新型专利ZL03207616,9 "焊接式耐磨陶瓷片"，其陶瓷片由氧化铝粉 经高温烧制工艺制作，在陶瓷片的中部设有1~2个圆锥形焊接孔，采用塞焊工艺连接到耐磨 构件上，若干块连接形成整体。该专利解决了将陶瓷片粘贴于磨损部位，使用中容易脱落的 问题。用金属材料制作的耐磨件韧塑性好，能够承受冲击，但硬度较低，耐磨性较差。陶瓷材 料虽然硬度高，耐磨性能优良，但韧性差，易碎。如果把两者结合起来制成复合材料，可以 充分发挥两者各自的优点，达到既耐磨，又抗冲击的目的。如公开号为CN101024556A的实 用新型专利"一种金属陶瓷耐磨复合材料及制备方法"，该专利以金属耐磨板为基体，在钢板 上凿孔，将耐磨陶瓷材料镶嵌在钢板孔内，陶瓷和基体之间的间隙用有机或者无机胶做粘接 剂填充。这种陶瓷与金属的复合方法采用粘接技术，结合强度低，不适于高温环境，粘接剂 容易老化，使得陶瓷材料容易脱落，造成耐磨件失效。随着机械零部件使用工况的日益苛刻，如磨损、腐蚀、高温等，对低成本、使用方便、 生产效率高、性能优异的耐磨材料的需求也更加迫切。 实用新型内容本实用新型的目的就是针对现有金属陶瓷复合材料中金属与陶瓷的结合强度低、粘接剂 易老化、耐磨陶瓷容易脱落、不适于高温工况等问题，本实用新型提出了一种可使金属与陶 瓷牢固焊接，从而提高复合材料耐磨性，降低使用成本，满足生产要求等优点的金属陶瓷复 合耐磨材料。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种金属陶瓷复合耐磨材料，它包括基板，所述基板上开设有若干个盲孔，在盲孔内设 有与盲孔相匹配的耐磨陶瓷块，耐磨陶瓷块与盲孔焊接连接。所述基板厚度在3-40mm，盲孔深度小于基板厚度；或者所述基板厚度在3-40mm,在基 板上设有若干个通孔，在基板的一面焊接与基板同样尺寸、厚度为2-20mm的底板，使所有 的通孔成为盲孔；基板为低碳钢、中碳钢、高碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢中的一种。所述基板优选低碳钢或低合金钢。所述盲孔的横截面为圆形或多边形(如矩形、三角形、菱形等)或其他规则形状，面积 不小于4平方毫米，相邻盲孔边缘之间的最小距离不小于0.8010!。所述耐磨陶瓷块为氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、 塞隆陶瓷中的一种所制成的多面体或者旋转体，耐磨陶瓷块的高度为2 38mm与盲孔深度相 同，体积不小于8立方毫米，耐磨陶瓷块与盲孔之间的最大间隙为0.r"8mm。所述耐磨陶瓷块优先选用氧化铝陶瓷。本实用新型选择厚度为3~40mm的基板，其长度和宽度可以根据需要任意确定。在基板 上开面积不小于4平方毫米的盲孔，盲孔在基板上均匀分布，相邻盲孔边缘之间的最小间距 不小于O.Smm。或者在基板上开面积不小于4平方毫米的通孔，通孔在基板上均匀分布，相 邻通孔边缘之间的最小间距不小于0.8mm,然后在基板的一面焊接上与基板同样尺寸、厚度 为2 20mm的底板，使所开的通孔成为盲孔。采用已有技术制作与上述盲孔尺寸匹配的耐磨 陶瓷块，耐磨陶瓷块安装到盲孔，要求耐磨陶瓷块与盲孔之间的最大间隙为0.1~8mm，耐磨 陶瓷块的高度与盲孔的深度一样，以保证耐磨陶瓷块放入盲孔时，表面平整。最后将耐磨陶 瓷块与盲孔之间的间隙用焊接方法填满金属，在焊接热作用下，通过扩散与反应使陶瓷与金 属达到高强度结合。最后将焊缝打磨平整，裸露陶瓷的面即为耐磨面。本实用新型的基板材质根据磨损部位的工况确定，可以选用低碳钢、中碳钢、高碳钢、 低合金钢、不锈钢、耐热钢等，优选选用低碳钢或低合金钢，如Q195、 0235、 Q345等。室 温、无腐蚀的磨料磨损工况，可以采用低碳钢，有腐蚀介质的工况则采用不锈钢，高温工况采用耐热钢。耐磨陶瓷块的几何体为多面体或者旋转体，多面体优先选用棱台、直棱柱；回转体优先 选用圆台、圆柱。耐磨陶瓷块的高度为2~38mm，体积不小于8立方毫米。耐磨陶瓷块的尺 寸与基板上盲孔尺寸匹配，耐磨陶瓷块与盲孔之间的最大间隙为0.1~8mm，耐磨陶瓷块的高 度与盲孔的深度一样。耐磨陶瓷块的材质选用氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化 硅陶瓷、氮化硅陶瓷，塞隆陶瓷，优先选用氧化铝陶瓷。本实用新型所述金属陶瓷复合耐磨材料的应用和实施具有如下明显效果(1) 金属陶瓷复合耐磨材料既有金属材料韧塑性好，抗冲击的优点，又有陶瓷材料硬 度高，耐磨性能优良的长处。(2) 金属与陶瓷的结合强度高；(3) 克服了原有金属陶瓷耐磨复合材料所用的粘接剂容易老化的弊端，解决了使用过 程容易脱落的技术难题；(4) 本实用新型的金属陶瓷耐磨复合材料可应用于高温环境，与粘接剂制成的同类产 品不能用于高温工况相比，扩大了应用范围，为高温磨损工况提供了耐磨材料。(5) 金属陶瓷复合耐磨材料与其他构件的连接是金属与金属的连接，比陶瓷与金属连 接容易得多，方便制成耐磨结构件。
图l为金属陶瓷复合耐磨材料(板材)的上表面； 图2为金属陶瓷复合耐磨材料(板材)的局部剖视图。 其中l耐磨陶瓷块，2基板，3焊缝，4盲孔。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。图l、图2中，金属陶瓷复合耐磨材料包括基板2，基板2上开设有若干个盲孔4，在盲孔4 内设有与盲孔4相匹配的耐磨陶瓷块1，耐磨陶瓷块1与盲 L4焊接连接。基板2厚度在3-40mm， 盲孔4深度小于基板2厚度；或者基板2厚度在3-40mm,在基板2上设有若干个通孔，在基板2 的一面焊接与基板2同样尺寸、厚度为2-20mm的底板，使所有的通孔成为盲孔4;基板2为低 碳钢、中碳钢、高碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢中的一种。基板2优选低碳钢或低合金 钢。盲孔4的横截面为圆形或矩形或三角形或菱形或其他规则形状，面积不小于4平方毫米， 相邻盲孔4边缘之间的最小距离不小于0.801爪。耐磨陶瓷块l为氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧5化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一种所制成的多面体或者旋转体，耐磨 陶瓷块l的高度为2 38mm与盲孔4深度相同，体积不小于8立方毫米，耐磨陶瓷块1与盲孔4 之间的最大间隙为0.1 8mm。耐磨陶瓷块l优选氧化铝陶瓷。本实用新型的金属陶瓷复合耐 磨材料并不仅限于板材，也适合于其他形状，如圆管、不规则的几何体等，改变形状的金属 陶瓷复合耐磨材料也在本专利的保护范围之内。
权利要求1.一种金属陶瓷复合耐磨材料，它包括基板，其特征是，所述基板上开设有若干个盲孔，在盲孔内设有与盲孔相匹配的耐磨陶瓷块，耐磨陶瓷块与盲孔焊接连接。
2. 如权利要求1所述的金属陶瓷复合耐磨材料，其特征是，所述基板厚度在3-40mm，盲 孔深度小于基板厚度或者所述基板厚度在3-40mm，在基板上设有若干个通孔，在基板的一 面焊接与基板同样尺寸、厚度为2-20mm的底板，使所有的通孔成为盲孔；基板为低碳钢、 中碳钢、高碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢中的一种。
3. 如权利要求2所述的金属陶瓷复合耐磨材料，其特征是，所述基板优选低碳钢或低合金钢。
4. 如权利要求1或2所述的金属陶瓷复合耐磨材料，其特征是，所述盲孔的横截面为圆形 或多边形或其他规则形状，面积不小于4平方毫米，相邻盲孔边缘之间的最小距离不小于 0.8mm。
5. 如权利要求1所述的金属陶瓷复合耐磨材料，其特征是,所述耐磨陶瓷块为氧化铝陶瓷、 氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一种所制成的多面体或 者旋转体，耐磨陶瓷块的高度为2 38mm与盲孔深度相同，耐磨陶瓷块的体积不小于8立方毫 米，耐磨陶瓷块与盲孔之间的最大间隙为0.:T8mm。
6. 如权利要求5所述的金属陶瓷复合耐磨材料，其特征是，所述耐磨陶瓷块优先选用氧化 铝陶瓷。
专利摘要本实用新型公开了一种金属陶瓷复合耐磨材料。它解决了现有金属陶瓷复合材料中金属与陶瓷的结合强度低、粘接剂易老化、耐磨陶瓷容易脱落、不适于高温工况等问题，具有可使金属与陶瓷牢固焊接，从而提高复合材料耐磨性，降低使用成本，满足生产要求等优点。其结构为它包括基板，所述基板上开设有若干个盲孔，在盲孔内设有与盲孔相匹配的耐磨陶瓷块，耐磨陶瓷块与盲孔焊接连接。
文档编号F16S1/00GK201412666SQ20092002567
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者孙俊生 申请人:山东大学