[发明专利]一种螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶及制备方法

说明书

本发明涉及一种螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶，该研磨桶采用碳化硅复合材料制得，碳化硅复合材料中碳化硅与碳化硼的质量含量大于等于85wt％，在研磨桶的外表面设置有凹凸相间的螺纹结构，螺纹结构连续延伸至研磨桶两端的装配口处，研磨桶的厚度为8‑40mm，螺纹结构的螺纹底径与螺距的比值为5‑25，螺纹结构的齿宽为3‑12mm，齿高为5‑20mm。本发明通过添加碳化硼粉提高了研磨桶硬度和耐磨性，减少了加工过程中杂质的引入，简化了经研磨的物料后期的提纯工作。引入碳纤维增强增韧，提高了研磨桶的断裂韧性和抗热震性能，使其使用寿命显著提高；增加散热面积，提高了研磨桶的散热效率，大大提高了生产效率。

技术领域

本发明涉一种螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶及制备方法，属于碳化硅制品技术领域。

背景技术

研磨桶是研磨机用于研磨的主体装置，在生产过程中要持续受到物料的撞击。研磨桶的性能直接影响到研磨装置的使用寿命、研磨效率和精度。为解决普通研磨桶发热快、韧性差和使用寿命低等问题，研究者采用了很多方法对研磨桶进行改进。目前研磨桶主要采用三种材质：1、不锈钢材料；不锈钢表面渗氮制作的研磨桶，但使用寿命短，且会有各种金属离子污染物料，只能加工莫氏硬度5级以下的物料，2、聚氨酯材料；造价低，但聚氨酯散热性能差，软化温度低(仅为80℃)，在研磨过程中物料温度急剧上升，使聚氨酯熔入物料，使物料的纯度下降，甚至报废。3、碳化硅材料；碳化硅陶瓷具有硬度高，耐强温、耐氧化、耐腐蚀，高温强度高，分解温度高(高于2400℃)，化学稳定性好，抗热震性好，热导率高优点，在工业窑炉、石油、冶金、化工、机械、航空航天等诸多领域有广泛的应用。然而在实际应用中发现，纯碳化硅陶瓷研磨桶的韧性、散热效率和抗热震性较差，尤其是反应烧结碳化硅中游离硅的存在导致材料具有较高的脆性，使其在金属溶液急冷急热的工况条件下容易断裂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶，该研磨桶以碳纤维为增韧增强相，以螺纹为辅助散热结构，韧性好、散热效率高，使用寿命长。

本发明提供一种螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶的制备方法。

本发明的第二目的是提供一种螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶在研磨机中的应用。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶，所述研磨桶为圆桶型，在研磨桶的外表面设置有凹凸相间的螺纹结构，螺纹结构连续延伸至研磨桶两端的装配口处，研磨桶的厚度为8-40mm，螺纹结构的螺纹底径与螺距的比值为5-25，螺纹结构的齿宽为3-12mm，齿高为5-20mm。

本发明优选的，所述研磨桶采用碳化硅复合材料制得，碳化硅复合材料中碳化硅与碳化硼的质量含量大于等于85wt％，以碳化硅复合材料的总重量计。

本发明优选的，研磨桶桶壁厚度为20-30mm。

本发明优选的，螺纹底径与螺距的比值为10-15mm。

本发明优选的，螺纹结构的齿宽为4-6mm。

本发明优选的，螺纹结构的齿高为10-20mm。

本发明优选的，碳化硅复合材料，原料重量份如下：碳化硅粉70～80份，碳化硼粉5～10份，炭粉4～10份，短切碳纤维5～10份，粘结剂1～8份。

本发明优选的，碳化硅复合材料，原料重量份如下：碳化硅粉70～80份，碳化硼粉5～10份，炭粉6～8份，短切碳纤维5～10份，粘结剂2～3份。

本发明优选的，所述的短切碳纤维直径为6～20μm，平均长度为3～10mm。

所述粘结剂为聚乙烯醇和/或聚乙烯吡咯烷酮。

上述螺纹式碳化硅陶瓷复合材料研磨桶的制备方法，包括配料、成型、加工、热处理、高温烧结，步骤如下：