專利名稱：納米復(fù)合陶瓷襯里材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米復(fù)合陶瓷襯里材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，磨損、腐蝕作為工件失效的主要形式，會(huì)造成機(jī)械設(shè)備運(yùn) 轉(zhuǎn)效率降低、工件更換維修頻繁、能源消耗增加等。由于磨損、腐蝕而造成的 經(jīng)濟(jì)損失是十分驚人的。據(jù)美國(guó)材料政策委員會(huì)測(cè)算，美國(guó)每年由于磨損造成 的經(jīng)濟(jì)損失約150億美元。我國(guó)燃煤發(fā)電廠的數(shù)量相當(dāng)多，然而燃煤發(fā)電鍋爐 受熱面管壁由于受到高溫磨損、氧化、腐蝕和沖蝕的影響，使鍋巧管壁嚴(yán)重減 薄，極易造成泄漏和爆管事故。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，我國(guó)100MW以上機(jī)組，由于 腐蝕和沖蝕磨損使鍋爐管壁減薄，導(dǎo)致鍋爐管道爆破造成的停機(jī)搶修時(shí)間，約 it&整個(gè)機(jī)組非計(jì)劃停用時(shí)間的40%左右，占鍋爐設(shè)備本身非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間的70 %以上。這不僅給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失，還給電力供應(yīng)不足的現(xiàn)狀帶 來更大的壓力。
在冶金、電力、石化、礦山、建材等行業(yè)的輸料、排灰、除塵熱工設(shè)備中需 用大量的耐磨材料，目前，這些材料包括高錳、高鉻或耐磨鑄鐵、'粘貼陶瓷、 襯耐磨橡膠、硬質(zhì)合金等，這些材料對(duì)提耐磨零部件壽命起到了很好的作用， 但這些材料的不足是耐磨性提高不理想，重量重、強(qiáng)度和沖擊韌性普遍較低等， 使許多重要耐磨設(shè)備使用效果不理想。
進(jìn)入21世紀(jì)，納米材料技術(shù)是深刻影響人類和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大技術(shù)之 一。當(dāng)物質(zhì)的特征尺寸減小到1至100納米時(shí)，由于其量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及巨大的表面及界面效應(yīng)，使物質(zhì)的很多性能發(fā)生巨變，呈現(xiàn)出許多既完全 不同于宏觀物體，也不同于單個(gè)孤立原子的奇異現(xiàn)象。近年來，人們將納米材 料引進(jìn)涂料產(chǎn)品之中，充分發(fā)揮了納米材料的納米效應(yīng)。納米二氧化鈦、納米 二氧化硅、納米氧化鋅、納米碳酸鈣、納米氧化鐵、納米氧化錫、納米氧化鋯、
納米金屬粉、納米乳液等io多種納米材料均可在涂料中應(yīng)用，制備各具特色的
高品質(zhì)涂料，可應(yīng)用于高層建筑、豪華轎車、軍械裝備、遠(yuǎn)洋輪船、家裝及醫(yī) 院病房等國(guó)防軍工及日常生活等各個(gè)方面，發(fā)揮特殊的積極作用。'眾所周知，
陶瓷材料的耐磨性能遠(yuǎn)優(yōu)于金屬合金材料。a-Al203具有良好的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)
定性，是最重要的陶瓷原料之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種具有良好的耐熱 性能和介質(zhì)腐蝕性能的納米復(fù)合陶瓷襯里材料及其制備方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種納米復(fù)合陶瓷襯里材料，其特征在于該納米復(fù)合陶瓷臺(tái)里材料各組
分的重量百分比為
粒度為30~80um的Si02 30~35%
粒度為5 20mm的a-AL203 35~40%
粒度為20 60um的a-AL203 15~20% 粒度為40~70證的y-AL203 3~6% 粒度為20~50um的V205 1~3% 粒度為25(K300um的氟硅酸鈉 3~5% 。
一種上述的納米復(fù)合陶瓷襯里材料的制備方法，其特征在于在Si02微粉 中，加入毫米級(jí)a-AL203、微米級(jí)a-AL203和納米級(jí)Y-AL203，并加入￥205，以毫米級(jí)a-AL203為骨科，以微米級(jí)ct-AL203為填料，以納米級(jí)，AL203為化學(xué)性 劑，添加￥205降低陶瓷材料的燒結(jié)溫度；然后在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，充分混合 后，加入氟硅酸鈉做為促凝劑，再次充分混合，混合均勻后即包裝入袋。
在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨的時(shí)間為1—2小時(shí)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明以AL203毫米級(jí)為骨科，以a-ALA微米級(jí)為填料，添加100納米以 下的AL203粉體增加材料的堆密度技術(shù)，添加VA成分，降低陶瓷材料的燒結(jié)》顯 度，使材料在爐窯自身的高溫下燒結(jié)成具有良好力學(xué)性能的陶瓷體，提高了設(shè) 備的耐磨性、強(qiáng)度及抗老化性能。施工后的涂層能在管道工作溫,下正常工作， 與管道結(jié)合牢固不脫落、不發(fā)生龜裂，具有良好的耐磨性能。
所以本發(fā)明依據(jù)納米微粒尺寸與表面原子數(shù)的原理，利用多元納米化技術(shù)， 原材料采用Si02微粉、毫米級(jí)a-AU)3、微米級(jí)a-AL203和三氧化二鋁納米微粒， 使顆粒間更好地接觸，添加VA成分和三氧化二鋁納米微粒降低陶瓷材料的燒結(jié) 溫度，在爐窯自身的高溫下燒結(jié)成具有良好力學(xué)性能的陶瓷體，較傳統(tǒng)的高錳、 高鉻或耐磨鑄鐵、粘貼陶瓷、襯耐磨橡膠、硬質(zhì)合金等提高了材料的耐磨性、 強(qiáng)度及抗老化性能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:在粒度為30um的Si02微粉300克中，加入350克的粒度為5mm 啲a -AL203、 150克的粒度為20um的a -ALA和30克的粒度為40nm的y-AL203， 并加入10克粒度為20um的VA，然后在球磨機(jī)中球磨lh，進(jìn)行充分混合均勻 后，加入30克粒度為250um的氟硅酸鈉做為促凝劑，再次充分混合，混合均勻 后即包裝入袋。
現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，在上述制備出的混合粉中加入10wty 的水，在攪拌機(jī)中攪拌4h，在所要求的耐磨管道上涂抹即可。
所得產(chǎn)品的主要性能荷重軟化溫度(°C): 1200;烘干體積密度(g/cm": 2.5;烘干耐壓強(qiáng)度(Mpa): 100;烘干抗折強(qiáng)度(Mpa): 17;燒后線變化率(%):
0.2。
實(shí)施例2:在粒度為80um的Si02微粉350克中，加入400克的粒度為20腿 的a -AL203、150克的粒度為60um的a -AU)3和30克的粒度為70nm的，AL203， 并加入30克粒度為50um的V205，然后在球磨機(jī)中球磨lh，進(jìn)行充分混合均勻 *H，加入50克粒度為300um的氟硅酸鈉做為促凝劑，再次充分混合，混合均勻 后即包裝入袋。
現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，在上述制備出的混合粉中加入10wty。的水，在攪拌機(jī)中攪拌 2h，在所要求的耐磨管道上涂抹即可。
所得產(chǎn)品的主要性能荷重軟化溫度(°C): 1210;烘干體積密度(g/cni3): 2.6;烘干耐壓強(qiáng)度(Mpa): 105;烘干抗折強(qiáng)度(Mpa): 17.5;燒后線變化率 (%): 0. 19。
實(shí)施例3:在粒度為60um的Si02微粉320克中，加入380克的粒度為10mm 的a -AU):,、 180克的粒度為40um的a -AU):!和50克的粒度為50nm的y_AL203， 并加入20克粒度為30um的V205，然后在球磨機(jī)中球磨2h，進(jìn)行充分混合均勻 后，加入40克粒度為280um的氟硅酸鈉做為促凝劑，再次充分混合，混合均勻 后即包裝入袋。
規(guī)場(chǎng)使用時(shí)，將制備出的混合粉加入噴槍中，混入10vrty。的水，直接噴涂到 所要求的耐磨管道上。
所得產(chǎn)品的主要性能荷重軟化溫度(°C): 1208;烘干體積密度(g/cm3): 2.6;烘干耐壓強(qiáng)度(Mpa): 107;烘干抗折強(qiáng)度(Mpa): 17.3;燒后線變化率實(shí)施例4:在粒度為40um的Si02微粉300克中，加入390克的粒度為10mm 的a -AL203、190克的粒度為55um的a -AL20jt1 40克的粒度為45nm的y-AL203， 鄰加入3 0克粒度為45um的VA，然后在球磨機(jī)中球磨2h，進(jìn)行充分混合均勻 后，加入5 0克粒度為260um的氟硅酸鈉做為促凝劑，再次充分混合，混合均 勻后即包裝入袋?，F(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，將制備出的混合粉加入噴槍中，混入15wty。的水，直接噴涂到 所要求的耐磨管道上。所得產(chǎn)品的主要性能荷重軟化溫度(°C): 1212;烘干體積密度(g/cm3): 2.7;烘干耐壓強(qiáng)度(Mpa): 109;烘干抗折強(qiáng)度(Mpa): 17.8;燒后線變化率 (%): 0.19。實(shí)施例5:在粒度為45ura的SiO2微粉350克中，加入370克的粒度為8mra 的a -AL203、180克的粒度為48um的a -ALA和50克的粒度為42nni的，AL203， 并加入10克粒度為35um的VA，然后在球磨機(jī)中球磨lh，進(jìn)行充分混合均勻 后，加入40克粒度為290um的氟硅酸鈉做為促凝劑，再次充分混合，混合均勻 后即包裝入袋?，F(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，將制備出的混合粉加入噴槍中，混入20wt呢的水，用噴槍直接 噴涂到所要求的耐磨管道上。所得產(chǎn)品的主要性能荷重軟化溫度(°C): 1211;烘干體積密度(g/cm3): 2.6;烘干耐壓強(qiáng)度(Mpa): 108;烘干抗折強(qiáng)度(Mpa): 17.6;燒后線變化率 (%): 0. 18。
權(quán)利要求
1、一種納米復(fù)合陶瓷襯里材料，其特征在于該納米復(fù)合陶瓷襯里材料各組分的重量百分比為粒度為30～80um的SiO230～35％粒度為5～20mm的α-AL2O3 35～40％粒度為20～60um的α-AL2O315～20％粒度為40～70nm的γ-AL2O33～6％粒度為20～50um的V2O51～3％粒度為250～300um的氟硅酸鈉 3～5％。
2、 一種如權(quán)利要求1所述的納米復(fù)合陶瓷襯里材料的制備方法，其特征在 于在Si02微粉中，加入毫米級(jí)a-AL203、微米級(jí)a-AL203和納米級(jí)，AL203， 并加入V20s，以毫米級(jí)a-AL203為骨科，以微米級(jí)a-AL203為填料，以納米級(jí) ，AL203為化學(xué)性劑，添加V205降低陶瓷材料的燒結(jié)溫度；然后在球磨機(jī)中進(jìn) 行球磨，充分混合后，加入氟硅酸鈉做為促凝劑，再次充分混合，混合均勻后 即包裝入袋。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米復(fù)合陶瓷襯里材料的制備方法，其特征在于 在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨的時(shí)間為1—2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合陶瓷襯里材料及其制備方法，該納米復(fù)合陶瓷襯里材料各組分的重量百分比為粒度30～80um的SiO230～35％，粒度為5～20mm的α-AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>35～40％，粒度為20～60um的α-AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>15～20％，粒度為40～70nm的γ-AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>3～6％，粒度為20～50um的V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>1～3％，粒度為250～300um的氟硅酸鈉3～5％，以AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>毫米級(jí)為骨科，以α-AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>微米級(jí)為填料，添加100納米以下的AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉體增加材料的堆密度技術(shù)，添加V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>成分，降低陶瓷材料的燒結(jié)溫度，使材料在爐窯自身的高溫下燒結(jié)成具有良好力學(xué)性能的陶瓷體，提高了設(shè)備的耐磨性、強(qiáng)度及抗老化性能。施工后的涂層能在管道工作溫度下正常工作，與管道結(jié)合牢固不脫落、不發(fā)生龜裂，具有良好的耐磨性能。
文檔編號(hào)C04B35/10GK101628806SQ20091006565
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者李福壽, 錦 黃 申請(qǐng)人:鄭州九環(huán)科貿(mào)有限公司