專利名稱：一種金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，具體是指一種用于物料輸送系統(tǒng)的金屬陶 瓷復(fù)合耐磨材料。
技術(shù)背景在冶金、電力、建材、機(jī)械、化工等行業(yè)的物料輸送系統(tǒng)中，大多采用高錳鋼和耐磨合 金等制作耐磨襯板。雖然金屬材料制成的襯板具有良好的強(qiáng)韌性，但這種襯板重量大，硬度 低，耐磨性能差，壽命短，需要勤換襯板，這無(wú)疑加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了成本，停 機(jī)檢修也降低了設(shè)備的利用率。因此，開(kāi)發(fā)新型耐磨材料，提髙物料輸送系統(tǒng)的抗磨性能， 是工業(yè)領(lǐng)域普遍關(guān)注的問(wèn)題。目前用金屬材料制造耐磨襯板常用鑄造或者堆焊技術(shù)，如專利號(hào)ZL94107290.8的實(shí)用新 型專利公開(kāi)了采用鑄造方法生產(chǎn)高強(qiáng)度髙絡(luò)鑄鐵襯板的方法。堆焊技術(shù)則是將耐磨材料熔敷 到低碳鋼等基板上制成復(fù)合耐磨鋼板，如1996年《焊接技術(shù)》雜志刊登的論文"加粉堆焊工 藝及耐磨堆焊復(fù)合鋼板的應(yīng)用"，介紹了復(fù)合耐磨鋼板的一種制備技術(shù)。陶瓷材料所具有的高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金 屬材料和高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一個(gè)致命弱點(diǎn)。因此，陶瓷材料只適于沖擊 載荷不大的工況。如實(shí)用新型專利ZL03207616,9 "焊接式耐磨陶瓷片"，其陶瓷片由氧化鋁粉 經(jīng)高溫?zé)乒に囍谱?，在陶瓷片的中部設(shè)有1~2個(gè)圓錐形焊接孔，采用塞焊工藝連接到耐磨 構(gòu)件上，若干塊連接形成整體。該專利解決了將陶瓷片粘貼于磨損部位，使用中容易脫落的 問(wèn)題。用金屬材料制作的耐磨件韌塑性好，能夠承受沖擊，但硬度較低，耐磨性較差。陶瓷材 料雖然硬度高，耐磨性能優(yōu)良，但韌性差，易碎。如果把兩者結(jié)合起來(lái)制成復(fù)合材料，可以 充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到既耐磨，又抗沖擊的目的。如公開(kāi)號(hào)為CN101024556A的實(shí) 用新型專利"一種金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料及制備方法"，該專利以金屬耐磨板為基體，在鋼板 上鑿孔，將耐磨陶瓷材料鑲嵌在鋼板孔內(nèi)，陶瓷和基體之間的間隙用有機(jī)或者無(wú)機(jī)膠做粘接 劑填充。這種陶瓷與金屬的復(fù)合方法采用粘接技術(shù)，結(jié)合強(qiáng)度低，不適于高溫環(huán)境，粘接劑 容易老化，使得陶瓷材料容易脫落，造成耐磨件失效。隨著機(jī)械零部件使用工況的日益苛刻，如磨損、腐蝕、高溫等，對(duì)低成本、使用方便、 生產(chǎn)效率高、性能優(yōu)異的耐磨材料的需求也更加迫切。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有金屬陶瓷復(fù)合材料中金屬與陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度低、粘接劑 易老化、耐磨陶瓷容易脫落、不適于高溫工況等問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種可使金屬與陶 瓷牢固焊接，從而提高復(fù)合材料耐磨性，降低使用成本，滿足生產(chǎn)要求等優(yōu)點(diǎn)的金屬陶瓷復(fù) 合耐磨材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，它包括基板，所述基板上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)設(shè) 有與盲孔相匹配的耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊與盲孔焊接連接。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 板上設(shè)有若干個(gè)通孔，在基板的一面焊接與基板同樣尺寸、厚度為2-20mm的底板，使所有 的通孔成為盲孔；基板為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中的一種。所述基板優(yōu)選低碳鋼或低合金鋼。所述盲孔的橫截面為圓形或多邊形(如矩形、三角形、菱形等)或其他規(guī)則形狀，面積 不小于4平方毫米，相鄰盲孔邊緣之間的最小距離不小于0.8010!。所述耐磨陶瓷塊為氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、 塞隆陶瓷中的一種所制成的多面體或者旋轉(zhuǎn)體，耐磨陶瓷塊的高度為2 38mm與盲孔深度相 同，體積不小于8立方毫米，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.r"8mm。所述耐磨陶瓷塊優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。本實(shí)用新型選擇厚度為3~40mm的基板，其長(zhǎng)度和寬度可以根據(jù)需要任意確定。在基板 上開(kāi)面積不小于4平方毫米的盲孔，盲孔在基板上均勻分布，相鄰盲孔邊緣之間的最小間距 不小于O.Smm?；蛘咴诨迳祥_(kāi)面積不小于4平方毫米的通孔，通孔在基板上均勻分布，相 鄰?fù)走吘壷g的最小間距不小于0.8mm,然后在基板的一面焊接上與基板同樣尺寸、厚度 為2 20mm的底板，使所開(kāi)的通孔成為盲孔。采用已有技術(shù)制作與上述盲孔尺寸匹配的耐磨 陶瓷塊，耐磨陶瓷塊安裝到盲孔，要求耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.1~8mm，耐磨 陶瓷塊的高度與盲孔的深度一樣，以保證耐磨陶瓷塊放入盲孔時(shí)，表面平整。最后將耐磨陶 瓷塊與盲孔之間的間隙用焊接方法填滿金屬，在焊接熱作用下，通過(guò)擴(kuò)散與反應(yīng)使陶瓷與金 屬達(dá)到高強(qiáng)度結(jié)合。最后將焊縫打磨平整，裸露陶瓷的面即為耐磨面。本實(shí)用新型的基板材質(zhì)根據(jù)磨損部位的工況確定，可以選用低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、 低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼等，優(yōu)選選用低碳鋼或低合金鋼，如Q195、 0235、 Q345等。室 溫、無(wú)腐蝕的磨料磨損工況，可以采用低碳鋼，有腐蝕介質(zhì)的工況則采用不銹鋼，高溫工況采用耐熱鋼。耐磨陶瓷塊的幾何體為多面體或者旋轉(zhuǎn)體，多面體優(yōu)先選用棱臺(tái)、直棱柱；回轉(zhuǎn)體優(yōu)先 選用圓臺(tái)、圓柱。耐磨陶瓷塊的高度為2~38mm，體積不小于8立方毫米。耐磨陶瓷塊的尺 寸與基板上盲孔尺寸匹配，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.1~8mm，耐磨陶瓷塊的高 度與盲孔的深度一樣。耐磨陶瓷塊的材質(zhì)選用氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化 硅陶瓷、氮化硅陶瓷，塞隆陶瓷，優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。本實(shí)用新型所述金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料的應(yīng)用和實(shí)施具有如下明顯效果(1) 金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料既有金屬材料韌塑性好，抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)，又有陶瓷材料硬 度高，耐磨性能優(yōu)良的長(zhǎng)處。(2) 金屬與陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度高；(3) 克服了原有金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料所用的粘接劑容易老化的弊端，解決了使用過(guò) 程容易脫落的技術(shù)難題；(4) 本實(shí)用新型的金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料可應(yīng)用于高溫環(huán)境，與粘接劑制成的同類產(chǎn) 品不能用于高溫工況相比，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，為高溫磨損工況提供了耐磨材料。(5) 金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料與其他構(gòu)件的連接是金屬與金屬的連接，比陶瓷與金屬連 接容易得多，方便制成耐磨結(jié)構(gòu)件。


圖l為金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料(板材)的上表面； 圖2為金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料(板材)的局部剖視圖。 其中l(wèi)耐磨陶瓷塊，2基板，3焊縫，4盲孔。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。圖l、圖2中，金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料包括基板2，基板2上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)盲孔4，在盲孔4 內(nèi)設(shè)有與盲孔4相匹配的耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1與盲 L4焊接連接。基板2厚度在3-40mm， 盲孔4深度小于基板2厚度；或者基板2厚度在3-40mm,在基板2上設(shè)有若干個(gè)通孔，在基板2 的一面焊接與基板2同樣尺寸、厚度為2-20mm的底板，使所有的通孔成為盲孔4;基板2為低 碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中的一種?；?優(yōu)選低碳鋼或低合金 鋼。盲孔4的橫截面為圓形或矩形或三角形或菱形或其他規(guī)則形狀，面積不小于4平方毫米， 相鄰盲孔4邊緣之間的最小距離不小于0.801爪。耐磨陶瓷塊l為氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧5化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一種所制成的多面體或者旋轉(zhuǎn)體，耐磨 陶瓷塊l的高度為2 38mm與盲孔4深度相同，體積不小于8立方毫米，耐磨陶瓷塊1與盲孔4 之間的最大間隙為0.1 8mm。耐磨陶瓷塊l優(yōu)選氧化鋁陶瓷。本實(shí)用新型的金屬陶瓷復(fù)合耐 磨材料并不僅限于板材，也適合于其他形狀，如圓管、不規(guī)則的幾何體等，改變形狀的金屬 陶瓷復(fù)合耐磨材料也在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，它包括基板，其特征是，所述基板上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)設(shè)有與盲孔相匹配的耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊與盲孔焊接連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，其特征是，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，在基板上設(shè)有若干個(gè)通孔，在基板的一 面焊接與基板同樣尺寸、厚度為2-20mm的底板，使所有的通孔成為盲孔；基板為低碳鋼、 中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼中的一種。
3. 如權(quán)利要求2所述的金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，其特征是，所述基板優(yōu)選低碳鋼或低合金鋼。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，其特征是，所述盲孔的橫截面為圓形 或多邊形或其他規(guī)則形狀，面積不小于4平方毫米，相鄰盲孔邊緣之間的最小距離不小于 0.8mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，其特征是,所述耐磨陶瓷塊為氧化鋁陶瓷、 氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一種所制成的多面體或 者旋轉(zhuǎn)體，耐磨陶瓷塊的高度為2 38mm與盲孔深度相同，耐磨陶瓷塊的體積不小于8立方毫 米，耐磨陶瓷塊與盲孔之間的最大間隙為0.:T8mm。
6. 如權(quán)利要求5所述的金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料，其特征是，所述耐磨陶瓷塊優(yōu)先選用氧化 鋁陶瓷。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料。它解決了現(xiàn)有金屬陶瓷復(fù)合材料中金屬與陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度低、粘接劑易老化、耐磨陶瓷容易脫落、不適于高溫工況等問(wèn)題，具有可使金屬與陶瓷牢固焊接，從而提高復(fù)合材料耐磨性，降低使用成本，滿足生產(chǎn)要求等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為它包括基板，所述基板上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)設(shè)有與盲孔相匹配的耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊與盲孔焊接連接。
文檔編號(hào)F16S1/00GK201412666SQ20092002567
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者孫俊生 申請(qǐng)人:山東大學(xué)