專利名稱：金屬陶瓷復合管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬陶瓷復合管的制作方法，尤其是內壁具有高性能的 金屬陶瓷復合層的金屬陶瓷復合管的制作方法。
背景技術：
隨著科學技術的發(fā)展，制造業(yè)也在突飛猛進，特別是航空航天等軍事工 業(yè)，以及壓力容器、核反應堆、輸油管道、化工管道均需要管體內壁具有耐 高溫、耐沖刷、耐輻射、耐腐蝕等性能的陶瓷涂層。眾所周知， 一般的陶瓷 (包括金屬陶瓷)具有高硬度、高耐磨性，但一般陶瓷材料很脆，難以成形 加工。所以靠單一的陶瓷管和單一的金屬管均很難承受上述工況要求；不少 機器零件工作狀況十分惡劣，如高溫、高壓、強烈的腐蝕氣氛、高沖擊、高 磨損等，為此一般材料的管類很難承受。例如在長期腐蝕溶液中工作的化工 管類，以及長期在高溫條件下工作的管類(如航天發(fā)動機的燃燒噴嘴)等。 目前國內外多采用以下兩種方法制作
(一) 選用耐熱鋼或耐腐蝕鋼及耐磨鋼。實踐證明這種方法遠遠趕不上 技術發(fā)展的需要，只靠單一研制新的鋼種在要求苛刻的工況條件下已很難達 到要求。
(二) 采用一般噴焊或堆焊的方法，在耐熱鋼或耐熱鑄鐵表面熔敷一層 耐磨、耐熱的高合金鋼材料。由于管結構長度和直徑的限制，該方法對內孔直徑較狹窄的細長形狀管則無能為力。
在名稱為"一種納米結構金屬絲網一陶瓷復合內襯金屬管"、專利號為
ZL02114634.9的發(fā)明專利所公開的技術方案，根據管道尺寸編織金屬絲網， 在陶瓷耐磨材料涂附在金屬絲網上并碾壓，使陶瓷顆粒嵌入金屬絲網得空隙 中；將裁剪好的帶有陶瓷顆粒的金屬絲網設置在管道內壁并進行碾壓，使其 緊貼管道內壁；對帶有金屬絲網的管道進行加熱固化，冷卻后得到金屬絲網 一陶瓷復合內襯金屬管。該種制作方法，主要的不足是金屬絲網與管道內壁 的結合不緊密，內襯的金屬絲網的厚度不均勻，工藝復雜、成本高等。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的內襯陶瓷材料的金屬管道制作方法的上述不足， 提供一種操作簡單、陶瓷與管道內壁緊密結合、制作成本較低的金屬陶瓷復 合管的制作方法。
本發(fā)明的技術方案金屬陶瓷復合管的制作方法，其特征在于包括如下 步驟
(1) 、去除金屬管內壁的油污；
(2) 、去除金屬管內壁的氧化皮，露出新鮮的金屬基體；
(3) 、在金屬管內填充粉末狀陶瓷顆粒和自燃物的混合物；
(4) 、把內部填充了陶瓷顆粒和自燃物的管子兩端封口，其一端裝有導 火引入線，另一端帶有廢氣排出孔；
(5) 、將兩端封口、內裝預先配比的粉末狀陶瓷顆粒和自燃物的混合物 的金屬管夾持，并使金屬管以一定的轉速旋轉；(6) 、把旋轉的管子一端露出的導火引入線點燃，導火引入線再點燃自 燃物；自燃物燃燒并發(fā)出熱量，使管內的粉末狀陶瓷顆粒熔化成液狀，在旋 轉的離心力作用下緊貼管內壁，均勻涂覆在管內壁；經冷卻后凝固在管內壁 上，在管內壁形成金屬陶瓷復合層。
(7) 、將內壁具有金屬陶瓷復合層的管子進行內孔磨削精整處理，得到 符合要求的金屬陶瓷復合管。
進一步的特征是所述的去除金屬管內壁油污的方法，用金屬絲或金屬 棒做直流電源正極，與直流電源正極連接，金屬管內壁為直流電源的負極， 與直流電源負極連接；在正極的金屬絲上纏有脫脂耐磨絨；通電后正、負極 相對運動一段時間，同時向金屬管內壁通入電解液，電解液是堿性溶液，金 屬絲連同脫脂耐磨絨在金屬管內壁表面轉動，去除金屬管內壁的油污。
所述的去除金屬管內壁氧化皮的方法，金屬絲為負極，與直流電源負極 連接，金屬管內壁為正極，與直流電源正極連接；通電后正、負極相對運動 一段時間，金屬絲在金屬管內壁表面轉動，同時向金屬管內壁噴電解液，電 解液為酸性容易。
采用振動超硬磨削方法，將內壁具有金屬陶瓷復合層的管子進行磨削處理。
本發(fā)明的金屬陶瓷復合管的制作方法，相對于現(xiàn)有技術，具有如下特點: 1、利用自蔓延燃燒反應生成的熱量熔化連接材料和部分陶瓷材料；利用 旋轉的離心力使反應生成的實體材料緊貼管壁，形成牢固的內壁熔敷陶瓷層， 使陶瓷與管道內壁緊密結合，確保陶瓷層在較長的使用中不脫落，延長其使 用壽命。2、 操作簡單、方便，能降低金屬陶瓷復合管的制作成本。
3、 能夠使用在多種管道上，尤其能使用在內孔直徑較小的細長狀管道上。
具體實施例方式
本發(fā)明的金屬陶瓷復合管的制作方法，其特征在于包括如下步驟
1、 去除金屬管內壁的油污；除了現(xiàn)有的去除金屬管內壁油污的方法外， 本發(fā)明提供的具體采用電解除油的辦法用一金屬絲或金屬棒做直流電源正 極，與直流電源正極連接，金屬管內壁為直流電源的負極，與直流電源負極 連接；在正極的金屬絲或金屬棒上纏有脫脂耐磨絨，電解液為除油效果好的 堿性溶液，如NaOH水溶液等。通電后正、負極相對運動一段時間，如 30sec lmin，同時向金屬管內壁噴入或通入電解液，金屬絲連同脫脂耐磨絨 在金屬管內壁表面轉動，去除金屬管內壁的油污；而后用自來水沖洗干凈。
2、 去除金屬管內壁的氧化皮，露出新鮮的金屬基體；除了現(xiàn)有的去除金 屬管內壁的氧化皮方法外，本發(fā)明提供的具體方法是采用如步驟l同樣的 裝置，其電解液更換為稀鹽酸、稀硫酸、醋酸等酸性溶液，金屬絲為負極， 與直流電源負極連接，金屬管內壁為正極，與直流電源正極連接。通電后正、 負極相對運動一段時間，30sec lmin,同時向金屬管內壁噴電解液，金屬絲 在金屬管內壁表面轉動，能去除金屬管內壁的氧化皮，露出新鮮的金屬基體； 而后用自來水沖洗干凈。
3、 在金屬管內填充粉末狀陶瓷顆粒和自燃物的混合物；該粉末狀陶瓷顆 粒按照金屬管的不同使用場合而有多種不同的成分和顆粒要求，其金屬陶瓷 種類可按要求而異，如八1203， SiQ2， Si3N4， Zr02， TiC， TiN， Co-WC等；自燃物是燃點較低的可燃物質。
可按不同用途在金屬管內壁復合不同的陶瓷層。如在20號鋼管內復合 Si3N4陶瓷涂層(主要是耐高溫、高硬度)時。金屬管內裝硅粉60。/。wt (平均 粒度6.3pm) Si3N4陶瓷粉40。/。wt (平均粒度0.6pm)。管的點火端放入一層 易燃的鈦粉，用電熱絲發(fā)熱點燃鈦粉，再引燃硅粉，并在管內通氮氣。硅粉
可和氮氣反應生成Si3N4，再加上原有的Si3N4則可使管內壁形成Si3H(陶瓷層。
其硅粉成分(wt%)為
Si92 99; Fel.02 ; 00.11; Mg《0.01; Mn〈0.01; CaO.Ol
如果根據需要，管內壁為其他陶瓷涂層如八1203， TiC， TiN等，則可按 上述Si3N4陶瓷涂層的形成工藝類推，只是陶瓷的成分有差異；粉末狀陶瓷顆 粒和自燃物的混合比例有多種，符合工藝要求即可。自燃物可為鎂粉、鋁粉、 錳粉、磷粉、硫粉等金屬粉末。
4、把內部全部或部分填充了陶瓷和自燃物的管子兩端封口，其一端裝 有導火引入線，導火引入線與自燃物連通，其另一端帶有廢氣排出孔。其導 火引入線和廢氣排出孔最好位于兩端封頭的中部。導火引入線為常用的自燃 型導火線，或電源線經通電后電熱絲發(fā)熱，點燃低燃點的可燃物質。
5、 將兩端封口、內裝預先配比的粉末狀陶瓷顆粒和自燃物的混合物的金 屬管夾持，并使金屬管以一定的轉速旋轉。金屬管的轉速按照不同使用場合 而有不同，滿足工藝要求即可。具體選取金屬管的轉速時，可根據管徑的大 小而異，其旋轉速度大概為100r/min。
6、 把旋轉的管子一端露出的導火引入線點燃，導火引入線再點燃自燃物； 自燃物燃燒并發(fā)出熱量，使管內的粉末狀陶瓷顆粒熔化成液狀，在旋轉的離心力作用下緊貼管內壁，均勻涂覆在管內壁；經冷卻后凝固在管內壁上，在
管內壁形成金屬陶瓷復合層。
7、采用振動磨削法將具有金屬陶瓷內壁的管子進行內孔磨削精整。 為了保證金屬管內孔磨削的效果，可采用振動超硬磨削方法，采用的磨
頭為金剛石或類金剛石材料，在磨削時除磨頭轉動外，磨削還另外施加超聲
振蕩。可根據復合陶瓷涂層的硬度具體選擇磨削速度等工藝參數。
權利要求
1、金屬陶瓷復合管的制作方法，其特征在于包括如下步驟(1)、去除金屬管內壁的油污；(2)、去除金屬管內壁的氧化皮，露出新鮮的金屬基體；(3)、在金屬管內填充粉末狀陶瓷顆粒和自燃物的混合物；(4)、把內部填充了陶瓷顆粒和自燃物的管子兩端封口，其一端裝有導火引入線，另一端帶有廢氣排出孔，導火引入線與自燃物連通；(5)、將兩端封口、內裝預先配比的粉末狀陶瓷顆粒和自燃物的混合物的金屬管夾持，并使金屬管以一定的轉速旋轉；(6)、把旋轉的金屬管的導火引入線點燃，導火引入線再點燃自燃物；自燃物燃燒并發(fā)出熱量，使管內的粉末狀陶瓷顆粒熔化成液狀，在旋轉的離心力作用下緊貼管內壁，均勻涂覆在管內壁；經冷卻后凝固在管內壁上，在管內壁形成金屬陶瓷復合層；(7)、將內壁具有金屬陶瓷復合層的管子進行內孔磨削精整處理，得到符合要求的金屬陶瓷復合管。
2、 根據權利要求1所述的金屬陶瓷復合管的制作方法，其特征在于；所 述的去除金屬管內壁油污的方法，用金屬絲或金屬棒做直流電源正極，與直 流電源正極連接，金屬管內壁為直流電源的負極，與直流電源負極連接；在 正極的金屬絲上纏有脫脂耐磨絨；通電后正、負極相對運動一段時間，同時 向金屬管內壁通入電解液，電解液是堿性溶液，金屬絲連同脫脂耐磨絨在金 屬管內壁表面轉動，去除金屬管內壁的油污。
3、 根據權利要求1或2所述的金屬陶瓷復合管的制作方法，其特征在于-所述的去除金屬管內壁氧化皮的方法，金屬絲為負極，與直流電源負極連接，金屬管內壁為正極，與直流電源正極連接；通電后正、負極相對運動一段時 間，金屬絲在金屬管內壁表面轉動，同時向金屬管內壁噴電解液，電解液為 酸性容易。
4、根據權利要求1或2所述的金屬陶瓷復合管的制作方法，其特征在于: 采用振動超硬磨削方法，將內壁具有金屬陶瓷復合層的管子進行磨削處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了金屬陶瓷復合管的制作方法，1.去除金屬管內壁的油污；2.去除金屬管內壁的氧化皮，露出新鮮的金屬基體；3.在金屬管內填充粉末狀陶瓷顆粒和自燃物的混合物；4.把內部充滿陶瓷顆粒和自燃物的管子兩端封口，其一端裝有導火引入線，另一端帶有廢氣排出孔，導火引入線與自燃物連通；5.將金屬管夾持，并使金屬管以一定的轉速旋轉；6.把導火引入線點燃，導火引入線再點燃自燃物；自燃物燃燒并發(fā)出熱量，使管內的粉末狀陶瓷顆粒熔化成液狀，在旋轉的離心力作用下緊貼管內壁，均勻涂覆在管內壁；7.對管子的內孔磨削精整處理。本發(fā)明的方法，利用自蔓延燃燒反應生成的熱量熔化陶瓷材料；旋轉的離心力使實體材料緊貼管壁，形成牢固的內壁熔敷陶瓷層，確保陶瓷層在較長的使用中不脫落，延長其使用壽命。
文檔編號B23H3/00GK101576178SQ20091010411
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權日2009年6月17日
發(fā)明者健 孫, 孫智富, 張葉成 申請人:重慶理工大學