旋流器耐磨陶瓷衬板及其制备方法
旋流器耐磨陶瓷衬板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋流器耐磨陶瓷衬板及其制备方法，其由下述重量百分比的原料制成：氧化钇2%～8%、氧化铝2%～10%、碳纤维14%～20%、碳化硅65%～80%。本陶瓷衬板采用添加氧化铝和氧化钇等稀土材料的工艺，烧结过程中形成低温的钇铝石，有利于碳化硅衬板的致密，制品气孔率降低；同时考虑碳化硅的脆性大的特点，在原料中添加碳纤维，碳纤维的存在可使裂纹扩展偏转和纤维拔出等现象出现，从而提高制品的断裂韧性。本陶瓷衬板具有气孔率低、耐磨性号、韧性好、易于加工生产的特点，应用于重介质旋流器后可使其寿命提高到1年以上，远长于常规刚玉衬板的3～5个月，大大延长了重介质旋流器的使用寿命；可广泛应用于矿业等耐磨要求比较高的领域。
【专利说明】旋流器耐磨陶瓷衬板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋流器衬板，尤其是一种重介质旋流器的耐磨陶瓷衬板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]耐磨衬板作为重介质旋流器的核心部件，用耐磨胶粘贴于重介质旋流器内壁。旋流器工作时，原煤、重介质和水的混合物与内壁产生摩擦磨损，当衬板被磨损一定程度或碎裂时耐磨衬板失效，致使该配件失效，严重时需更换整机。现有技术中常应用于重介质旋流器的耐磨衬板为刚玉、铸铁和聚氨酯等，聚氨酯应用于直径Φ500πιπι以上的重介质旋流器会出现严重划伤现象；铸铁应用于直径Φ 1000mm以上的重介质旋流器时也存在使用寿命短的问题，不能满足现场连续生产的需求；虽然刚玉耐磨衬板能有效改善重介质旋流器寿命短的问题，也是 现有技术应用最广泛的耐磨衬板，但当重介质旋流器直径超过Φ 1300mm时还是表现出一定的不足，使重介质旋流器大型化发展受到一定的限制。对于倍受人们关注的碳化硅材料而言，由于其密度低、硬度高、热膨胀系数低、导热性好、抗氧化性好、耐腐蚀等特点，且有良好的高温强度和抗热震性，被广泛用作磨料、耐磨材料、电热元件以及机械工程中的结构件和化学工程中的密封件等。目前，已在石油工业、化学工业、机械工业和冶金工业等众多行业所采用。在矿业领域，由于其分子结构的键合特点，存在难加工、韧性差、脆性大的致命弱点，严重影响了其作为结构材料的应用潜力，限制了碳化硅材料在矿业等高冲击领域中的应用，目前，仅仅在微细磨矿分级中有少量的应用。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种韧性好、成本低的旋流器耐磨陶瓷衬板；本发明还公开了一种旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明由下述重量百分比的原料制成:氧化钇2%~8%、氧化铝2%~10%、碳纤维14%~20%、碳化硅65%~80%。
[0005]本发明方法采用下述工艺步骤:按上述配比，将氧化钇、氧化铝和碳化硅的粉料加水均匀混合成料浆；所述料浆经造粒后与碳纤维混合均匀，再密封陈腐，形成陈腐料；所述陈腐料经压制成型、烧结，即可制成所述的耐磨陶瓷衬板。
[0006]本发明所述料浆在180~260°C热风造粒。
[0007]本发明所述密封陈腐时间为12~36h。
[0008]本发明所述压制成型的压力为600~1200kg/cm2。
[0009]本发明所述烧结采用真空烧结；烧结真空度为SXKT1Pa及以下，烧结温度为1900 ~2200。。。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明采用添加氧化铝和氧化钇等稀土材料的工艺，烧结过程中形成低温的钇铝石，有利于碳化硅衬板的致密，制品气孔率降低；同时考虑碳化硅的脆性大的特点，在原料中添加碳纤维，碳纤维的存在可使裂纹扩展偏转和纤维拔出等现象出现，从而提高制品的断裂韧性。本发明具有气孔率低、耐磨性号、韧性好、易于加工生产的特点，应用于重介质旋流器后可使其寿命提高到I年以上，远长于常规刚玉衬板的3~5个月，大大延长了重介质旋流器的使用寿命；可广泛应用于矿业等耐磨要求比较高的领域。
[0011]本发明方法利用氧化钇、氧化铝作为碳化硅的烧结助剂，以碳纤维作为增韧相，经混料、造粒，与碳纤维混合、陈腐、成型和烧结制成，可有效降低制备成本，具有工艺简单、生产成本低，产品气孔率低、耐磨性号、韧性好、使用寿命长的特点。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0013]实施例1:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0014]原料配比:碳化娃粉75.8wt%,氧化招粉2.5wt%,氧化乾粉4.lwt%,碳纤维17.6wt%。
[0015]工艺步骤:把碳化硅 粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合10h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为230°C ；造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料2h ;然后放入密封桶内陈腐14h,形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型,成型压力控制在900kg/cm2 ;压制好的坯体放入真空窑内烧结，真空度为2 X KT1Pa,升温至1960°C后保温60min ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的40%。
[0016]实施例2:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0017]原料配比:碳化娃粉79.4wt%,氧化乾粉3.6wt%,氧化招粉2.7wt%,碳纤维
14.3wt%0
[0018]工艺步骤:把碳化硅粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合14h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为220°C ；造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料3h ;然后放入密封桶内陈腐24h,形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型,成型压力控制在600kg/cm2 ;压制好的坯体放入真空窑内烧结，真空度为1.5 X KT1Pa,升温至1900°C后保温IOOmin ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的42.3%。
[0019]实施例3:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0020]原料配比:碳化娃粉65.2wt%,氧化乾粉7.9wt%,氧化招粉7.6wt%,碳纤维19.3wt%。
[0021]工艺步骤:把碳化硅粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合12h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为260°C ；造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料Ih ;然后放入密封桶内陈腐36h,形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型,成型压力控制在1200kg/cm2 ;压制好的坯体放入真空窑内烧结，真空度为3 X KT1Pa,升温至2200°C后保温40min ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的38.7%。
[0022]实施例4:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0023]原料配比:碳化娃粉69.8wt%,氧化乾粉5.2wt%,氧化招粉9.7wt%,碳纤维
15.3wt%。
[0024]工艺步骤:把碳化硅粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合8h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为220°C;造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料4h ;然后放入密封桶内陈腐24h，形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型，成型压力控制在1000kg/cm2 ;压制好的还体放入真空窑内烧结，真空度为I X KT1Pa,升温至2000°C后保温50min ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的39.4%。
[0025]以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，但本发明不限于以上实施例，还可以有许多等同的技术方案，从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有技术方案，均应是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种旋流器耐磨陶瓷衬板，其特征在于，其由下述重量百分比的原料制成:氧化钇2%~8%、氧化铝2%~10%、碳纤维14%~20%、碳化硅65%~80%。
2.一种旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于，其由下述重量百分比的原料制成:氧化钇2%~8%、氧化铝2%~10%、碳纤维14%~20%、碳化硅65%~80% ； 采用下述工艺步骤:按上述配比，将氧化钇、氧化铝和碳化硅的粉料加水均匀混合成料浆；所述料浆经造粒后与碳纤维混合均匀，再密封陈腐，形成陈腐料；所述陈腐料经压制成型、烧结，即可制成所述的耐磨陶瓷衬板。
3.根据权利要求2所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述料浆在180~260°C热风造粒。
4.根据权利要求2所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述密封陈腐时间为12~36h。
5.根据权利要求2所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述压制成型的压力为600~1200kg/cm2。
6.根据权利要求2— 5任意一项所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述烧结采用真空烧结；烧结真空度为3 X KT1Pa及以下，烧结温度为1900~2200°C。
【文档编号】C04B35/565GK103922775SQ201410126421
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】王淑军, 周彪, 张力强, 黄勇, 吕秀丽, 程会朝, 刘金龙 申请人:天地科技股份有限公司唐山分公司
【专利摘要】本发明公开了一种旋流器耐磨陶瓷衬板及其制备方法，其由下述重量百分比的原料制成：氧化钇2%～8%、氧化铝2%～10%、碳纤维14%～20%、碳化硅65%～80%。本陶瓷衬板采用添加氧化铝和氧化钇等稀土材料的工艺，烧结过程中形成低温的钇铝石，有利于碳化硅衬板的致密，制品气孔率降低；同时考虑碳化硅的脆性大的特点，在原料中添加碳纤维，碳纤维的存在可使裂纹扩展偏转和纤维拔出等现象出现，从而提高制品的断裂韧性。本陶瓷衬板具有气孔率低、耐磨性号、韧性好、易于加工生产的特点，应用于重介质旋流器后可使其寿命提高到1年以上，远长于常规刚玉衬板的3～5个月，大大延长了重介质旋流器的使用寿命；可广泛应用于矿业等耐磨要求比较高的领域。
【专利说明】旋流器耐磨陶瓷衬板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋流器衬板，尤其是一种重介质旋流器的耐磨陶瓷衬板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]耐磨衬板作为重介质旋流器的核心部件，用耐磨胶粘贴于重介质旋流器内壁。旋流器工作时，原煤、重介质和水的混合物与内壁产生摩擦磨损，当衬板被磨损一定程度或碎裂时耐磨衬板失效，致使该配件失效，严重时需更换整机。现有技术中常应用于重介质旋流器的耐磨衬板为刚玉、铸铁和聚氨酯等，聚氨酯应用于直径Φ500πιπι以上的重介质旋流器会出现严重划伤现象；铸铁应用于直径Φ 1000mm以上的重介质旋流器时也存在使用寿命短的问题，不能满足现场连续生产的需求；虽然刚玉耐磨衬板能有效改善重介质旋流器寿命短的问题，也是 现有技术应用最广泛的耐磨衬板，但当重介质旋流器直径超过Φ 1300mm时还是表现出一定的不足，使重介质旋流器大型化发展受到一定的限制。对于倍受人们关注的碳化硅材料而言，由于其密度低、硬度高、热膨胀系数低、导热性好、抗氧化性好、耐腐蚀等特点，且有良好的高温强度和抗热震性，被广泛用作磨料、耐磨材料、电热元件以及机械工程中的结构件和化学工程中的密封件等。目前，已在石油工业、化学工业、机械工业和冶金工业等众多行业所采用。在矿业领域，由于其分子结构的键合特点，存在难加工、韧性差、脆性大的致命弱点，严重影响了其作为结构材料的应用潜力，限制了碳化硅材料在矿业等高冲击领域中的应用，目前，仅仅在微细磨矿分级中有少量的应用。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种韧性好、成本低的旋流器耐磨陶瓷衬板；本发明还公开了一种旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明由下述重量百分比的原料制成:氧化钇2%~8%、氧化铝2%~10%、碳纤维14%~20%、碳化硅65%~80%。
[0005]本发明方法采用下述工艺步骤:按上述配比，将氧化钇、氧化铝和碳化硅的粉料加水均匀混合成料浆；所述料浆经造粒后与碳纤维混合均匀，再密封陈腐，形成陈腐料；所述陈腐料经压制成型、烧结，即可制成所述的耐磨陶瓷衬板。
[0006]本发明所述料浆在180~260°C热风造粒。
[0007]本发明所述密封陈腐时间为12~36h。
[0008]本发明所述压制成型的压力为600~1200kg/cm2。
[0009]本发明所述烧结采用真空烧结；烧结真空度为SXKT1Pa及以下，烧结温度为1900 ~2200。。。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明采用添加氧化铝和氧化钇等稀土材料的工艺，烧结过程中形成低温的钇铝石，有利于碳化硅衬板的致密，制品气孔率降低；同时考虑碳化硅的脆性大的特点，在原料中添加碳纤维，碳纤维的存在可使裂纹扩展偏转和纤维拔出等现象出现，从而提高制品的断裂韧性。本发明具有气孔率低、耐磨性号、韧性好、易于加工生产的特点，应用于重介质旋流器后可使其寿命提高到I年以上，远长于常规刚玉衬板的3~5个月，大大延长了重介质旋流器的使用寿命；可广泛应用于矿业等耐磨要求比较高的领域。
[0011]本发明方法利用氧化钇、氧化铝作为碳化硅的烧结助剂，以碳纤维作为增韧相，经混料、造粒，与碳纤维混合、陈腐、成型和烧结制成，可有效降低制备成本，具有工艺简单、生产成本低，产品气孔率低、耐磨性号、韧性好、使用寿命长的特点。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0013]实施例1:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0014]原料配比:碳化娃粉75.8wt%,氧化招粉2.5wt%,氧化乾粉4.lwt%,碳纤维17.6wt%。
[0015]工艺步骤:把碳化硅 粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合10h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为230°C ；造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料2h ;然后放入密封桶内陈腐14h,形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型,成型压力控制在900kg/cm2 ;压制好的坯体放入真空窑内烧结，真空度为2 X KT1Pa,升温至1960°C后保温60min ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的40%。
[0016]实施例2:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0017]原料配比:碳化娃粉79.4wt%,氧化乾粉3.6wt%,氧化招粉2.7wt%,碳纤维
14.3wt%0
[0018]工艺步骤:把碳化硅粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合14h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为220°C ；造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料3h ;然后放入密封桶内陈腐24h,形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型,成型压力控制在600kg/cm2 ;压制好的坯体放入真空窑内烧结，真空度为1.5 X KT1Pa,升温至1900°C后保温IOOmin ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的42.3%。
[0019]实施例3:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0020]原料配比:碳化娃粉65.2wt%,氧化乾粉7.9wt%,氧化招粉7.6wt%,碳纤维19.3wt%。
[0021]工艺步骤:把碳化硅粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合12h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为260°C ；造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料Ih ;然后放入密封桶内陈腐36h,形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型,成型压力控制在1200kg/cm2 ;压制好的坯体放入真空窑内烧结，真空度为3 X KT1Pa,升温至2200°C后保温40min ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的38.7%。
[0022]实施例4:本旋流器耐磨陶瓷衬板采用下述原料及其工艺步骤制备而成。
[0023]原料配比:碳化娃粉69.8wt%,氧化乾粉5.2wt%,氧化招粉9.7wt%,碳纤维
15.3wt%。
[0024]工艺步骤:把碳化硅粉、氧化铝粉和氧化钇粉放入湿式氧化铝球磨机内加水混合8h，形成混合均匀的料浆。将料浆打入造粒塔内进行造粒，造粒塔的热风温度为220°C;造粒形成的混合颗粒中混入碳纤维，于机械搅拌混合机内混料4h ;然后放入密封桶内陈腐24h，形成陈腐料。陈腐料放入合金模具内压制成型，成型压力控制在1000kg/cm2 ;压制好的还体放入真空窑内烧结，真空度为I X KT1Pa,升温至2000°C后保温50min ;即可得到本旋流器耐磨陶瓷衬板。本旋流器耐磨陶瓷衬板在煤泥30wt%与磁铁矿粉制成密度在1.4g/cm3的混合液20°冲角条件下的冲蚀磨损量为刚玉的39.4%。
[0025]以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，但本发明不限于以上实施例，还可以有许多等同的技术方案，从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有技术方案，均应是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种旋流器耐磨陶瓷衬板，其特征在于，其由下述重量百分比的原料制成:氧化钇2%~8%、氧化铝2%~10%、碳纤维14%~20%、碳化硅65%~80%。
2.一种旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于，其由下述重量百分比的原料制成:氧化钇2%~8%、氧化铝2%~10%、碳纤维14%~20%、碳化硅65%~80% ； 采用下述工艺步骤:按上述配比，将氧化钇、氧化铝和碳化硅的粉料加水均匀混合成料浆；所述料浆经造粒后与碳纤维混合均匀，再密封陈腐，形成陈腐料；所述陈腐料经压制成型、烧结，即可制成所述的耐磨陶瓷衬板。
3.根据权利要求2所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述料浆在180~260°C热风造粒。
4.根据权利要求2所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述密封陈腐时间为12~36h。
5.根据权利要求2所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述压制成型的压力为600~1200kg/cm2。
6.根据权利要求2— 5任意一项所述的旋流器耐磨陶瓷衬板的制备方法，其特征在于:所述烧结采用真空烧结；烧结真空度为3 X KT1Pa及以下，烧结温度为1900~2200°C。
【文档编号】C04B35/565GK103922775SQ201410126421
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】王淑军, 周彪, 张力强, 黄勇, 吕秀丽, 程会朝, 刘金龙 申请人:天地科技股份有限公司唐山分公司
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