[发明专利]一种液压钢管内衬用氮基复合陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及到一种液压钢管内衬用氮基复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷钢管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑、钢橡管等有着本质性区别。陶瓷钢管外层是钢管，内层是刚玉。刚玉层维氏硬度高达100—1500（洛氏硬度为90-98），相当于钨钴硬金。耐磨性比碳钢管高20倍以上，它比通常粘接而成的刚玉砂轮性能优越得多。现在刚玉砂轮仍是各种磨床削淬火钢主要砂轮。陶瓷钢管中刚玉层可把刚玉砂轮磨损掉。陶瓷钢管抗磨损主要是靠内层几毫米厚的刚玉层,其莫氏硬度为9,仅次于金刚石和碳化硅，在所有氧化物中，它的硬度是最高的。同时，陶瓷复合管重量轻，价格适宜。比同内径的铸石管重量轻50%；比耐磨合金管重量轻20-30%，且耐磨、耐蚀性好，因为使用寿命长，从而支吊架费用、搬运费、安装费以及运行费用降低。经有关设计院和施工单位工程预算和工程实际比较，该管工程造价与铸石相当，与耐磨合金管相比，工程造价下降20%左右。由于该管重量轻，且焊接性能好，因此可采用焊接、法兰、快速联结等方式，施工安装方便，且可减少安装费用。所以本发明致力于研究液压钢管内衬用的复合陶瓷材料，使其在强度、耐磨性、致密性、冲击性、热震性等性能上有较大幅度的提高，来满足市场和行业的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种液压钢管内衬用氮基复合陶瓷材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的液压钢管内衬用氮基复合陶瓷材料，其性能稳定、致密性高、耐冲击、热震性能好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

液压钢管内衬用氮基复合陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：陶瓷粉35-45份、镍粉2-7份、锂辉石5-9份、红柱石粉5-10份、丙烯酸乳液2-6份、纳米硼纤维3-6份、二乙胺基丙胺2-4份、三甲氧基硅烷3-7份、壳聚糖4-9份、甜菜碱1-3份、正硅酸乙酯2-6份、聚乙烯醇1-4份、氮化铝1-4份、氮化硅5-8份、硼化钛2-6份、氯化镍2-8份、过硫酸铵2-9份、抗氧化剂1-4份、稳定剂2-5份、偶联剂1-2份。

优选地，所述抗氧化剂为2，2'-甲撑双(4-甲基—6-叔丁基苯酚)、4-羟基十二烷酸酰替苯胺、4，4'-二叔辛基二苯胺、4-羟基十八烷酸酰替苯胺中的一种或几种。

优选地，所述稳定剂为2-乙基乙酸铅、蓖麻酸钙、硬脂酸锌、丹桂酸钡中的任意一种。

优选地，所述偶联剂选自三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基三（二辛基焦磷酰基)钛酸酯、二(二辛基焦磷酰基)合氧乙酸酯钛、异丙基三(正乙氨基—乙氨基)钛酸酯中的任意一种或几种。

所述的液压钢管内衬用氮基复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将陶瓷粉、镍粉、锂辉石、红柱石粉加入雷蒙磨粉机中进行研磨，磨粉机功率为22KW，混合物粒度为200-300目;

（3）将纳米硼纤维、二乙胺基丙胺、三甲氧基硅烷、壳聚糖、氮化铝、氮化硅、硼化钛、氯化镍、过硫酸铵、抗氧化剂、步骤（2）的粉末混合物一起加入高温试验电炉烧结，将得到的高温烧结物水淬，冷却得到陶瓷块，高温烧结温度为560-620℃，高温烧结时间为15-20分钟；

（4）将步骤（3）的陶瓷块、丙烯酸乳液、甜菜碱一起加入球磨机，料球比例为1：7，球磨时间为5小时；

（5）将步骤（4）的球磨粉碎物过筛分选，收集过筛混合物；

（6）将步骤（5）的过筛混合物、正硅酸乙酯、聚乙烯醇、稳定剂、偶联剂注入高压匀质机中搅拌均匀，转速1000-1500转/分钟，压强为0.5-1MPa，混合搅拌35分钟；

（7）将步骤（6）的搅拌混合物注入模具中压制成型，所得胚体在4-10℃氮气保温箱中固定、脱胶30分钟；

（8）将步骤（7）的胚体放入真空高温煅烧炉中进行烧结成型，煅烧温度为820-860℃，真空压强为0.2-0.5Pa，真空烧结时间为60-90分钟；

（9）将步骤（8）的煅烧模型缓慢降至室温后，去模、脱蜡、放于60℃氮气保温箱中养护2-4小时，即得成品。

优选地，所述水淬的条件为：入水温度为10-15℃，水淬时间为45秒。

优选地，所述筛孔径为200目。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：