[发明专利]金属/陶瓷梯度复合管的制备方法

摘要

本发明公开的金属/陶瓷梯度复合管的制备方法，利用流延辊压技术制备金属/内陶瓷梯度复合管，首先按组成梯度成分的各层材料中金属和陶瓷的体积百分比制得流延浆料，并用流延法将浆料制成生坯层，然后按复合管由内壁至外壁的材料成分要求，将生坯层依次包裹于对辊辊压机的辊轴上辊压成型，得到复合管素坯，将该复合管素坯烧结制得金属/陶瓷梯度复合管。该方法制备的复合管，可以控制管径、壁厚和管壁材料的梯度过渡方式，且制备过程简单，生产成本低，制得的金属/陶瓷梯度复合管的过渡层层数与厚度不受限制，具有良好的耐磨性、化学稳定性和抗热冲击性能，具有很好的经济和社会效益。

主权项

1.金属/陶瓷梯度复合管的制备方法，其特征在于，该方法将流延成型法和对辊辊压技术相结合，制得内壁为纯陶瓷层、梯度过渡到外壁为纯金属层的金属/陶瓷复合管素坯，然后，将该复合管素坯烧结固化，制得内壁为纯陶瓷外壁为纯金属的金属/陶瓷梯度复合管，具体按以下步骤进行：步骤1：根据所需制备金属/陶瓷梯度复合管的孔径D和壁厚H，采用与该复合管孔径和复合管壁厚相对应的组成复合管管壁的各过渡层的梯度过渡比例，按照该梯度过渡比例，自100vol.％到0vol.％分别取陶瓷粉末，同时，按与该陶瓷粉末梯度过渡比例相同的梯度过渡比例，相应地自0vol.％到100vol.％分别取金属粉末，每次所取陶瓷粉末和金属粉末的总量为100％，金属/陶瓷复合管的孔径D为10mm≤D≤50mm，①金属/陶瓷复合管的管壁厚H为2mm≤H≤20mm时，梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤10vol.％，②金属/陶瓷复合管的管壁厚H为20mm＜H≤50mm时，梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤30vol.％；金属/陶瓷复合管的孔径D为50mm＜D＜100mm，①金属/陶瓷复合管的管壁厚H为10mm≤H≤70mm时，梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤25vol.％，②金属/陶瓷复合管的管壁厚H为70mm＜H≤100mm，梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤40vol.％；金属/陶瓷复合管的孔径D为100mm≤D≤200mm，①金属/陶瓷复合管的管壁厚H为20mm≤H≤100mm时，梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤30vol.％，②金属/陶瓷复合管的管壁厚H为100mm＜H≤200mm时，梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤40vol.％；步骤2：将步骤1每次所取总量为100％的陶瓷粉末和金属粉末进行行星球磨混合，分别得到组分体积百分比含量不同的金属/陶瓷混合粉；步骤3：分别取步骤2制得的各不同组分体积百分比含量的金属/陶瓷混合粉，分别与粘合剂和溶剂混合均匀，分别制得各过渡成分的浆料，该浆料中，按体积百分比，金属/陶瓷混合粉为30％～70％、粘合剂为10％～50％、溶剂为20％～60％，各组分总量100％，将该浆料分别过筛、真空除气，分别得到组分体积百分比含量不同的流延浆料；步骤4：根据步骤1中所需制备金属/陶瓷复合管的孔径D和壁厚H，采用与该复合管孔径D、壁厚H和梯度过渡比例相对应的组成复合管管壁各梯度过渡层的厚度S，利用流延成型方法，将步骤3制得的组分体积百分比含量不同的流延浆料分别流延成厚度为S的生坯层，将该生坯层干燥后，分别得到组分体积百分比含量不同的生坯；当金属/陶瓷复合管的孔径D为10mm≤D≤50mm、管壁厚H为2mm≤H≤20mm及梯度过渡层过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤10vol.％时，各梯度过渡层的厚度S为0.1mm≤S≤0.5H，当金属/陶瓷复合管的孔径D为10mm≤D≤50mm、管壁厚H为20mm＜H≤50mm及梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤30vol.％时，各梯度过渡层的厚度S为0.5mm≤S≤0.33H，当金属/陶瓷复合管的孔径D为50mm＜D＜100mm、管壁厚H为10mm≤H≤70mm及梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤25vol.％时，各梯度过渡层的厚度S为0.3mm≤S≤0.4H，当金属/陶瓷复合管的孔径D为50mm＜D＜100mm、管壁厚H为70mm＜H≤100mm及梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤40vol.％时，各梯度过渡层的厚度S为1mm≤S≤0.33H，当金属/陶瓷复合管的孔径D为100mm≤D≤200mm、管壁厚H为20mm≤H≤100mm及梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤30vol.％时，各梯度过渡层的厚度S为0.5mm≤S≤0.25H，当金属/陶瓷复合管的孔径D为100mm≤D≤200mm、管壁厚H为100mm＜H≤200mm及梯度过渡层的过渡比例Φ为5vol.％≤Φ≤40vol.％时，各梯度过渡层的厚度S为2mm≤S≤0.33H；步骤5：将厚度为0.5mm～2mm的有机层包裹于对辊辊压机的辊轴上，按照陶瓷粉末含量递减的顺序，将步骤4制得的组分体积百分比含量不同的生坯，自该有机层的外侧依次叠层包裹，然后，进行对辊辊压成型，制得内壁为纯陶瓷外壁为纯金属的金属/陶瓷梯度复合管素坯；步骤6：将步骤5制得的金属/陶瓷梯度复合管素坯置于真空或惰性气体环境中，在温度为900～1400℃的条件下，保温2～4小时，制得内壁为纯陶瓷外壁为纯金属的金属/陶瓷梯度复合管。