[实用新型]一种金属陶瓷复合耐磨材料

说明书

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。

背景技术

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，提高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高铬铸铁衬板的方法。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0.8mm。

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0.1～8mm。

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0.8mm。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。