本發(fā)明涉及金屬陶瓷密封環(huán)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)及其制備方法。
背景技術(shù)：
潛水泵是深井提水的重要設(shè)備，將地下水提取到地表，在我國廣泛應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、生活用水、礦山工業(yè)、海水提升、輪船調(diào)載、噴泉景觀、溫泉洗浴等領(lǐng)域。在實際使用過程中，由于輸送介質(zhì)的腐蝕、摩擦等原因，常常存在密封環(huán)磨損嚴重的問題。密封環(huán)的作用是防止水泵葉輪和泵殼之間發(fā)生磨蝕，改善水泵進口處的水流狀態(tài)，提高水泵效率，增強泵的運轉(zhuǎn)可靠性。一旦密封環(huán)磨損嚴重，將引起葉輪與密封環(huán)配合間隙增大，水泵泄漏損失增加，流量下滑快等問題，最終對潛水泵的使用壽命和運行效率下降產(chǎn)生嚴重的負面影響。因此潛水泵對密封環(huán)的材質(zhì)有較高的要求。
通常潛水泵的密封環(huán)是用不銹鋼等金屬材料加工而成，由于金屬材料的耐磨性較差，容易損壞，使用壽命不長，嚴重影響了水泵質(zhì)量。金屬陶瓷密封環(huán)與金屬密封環(huán)相比，具有硬度高、耐磨性好、耐腐蝕等優(yōu)點。200511160458.7公開了一種高純度氧化鋁密封環(huán)，具有密度高、耐磨損的優(yōu)點，且能適應(yīng)惡劣環(huán)境下的腐蝕，然而，氧化鋁金屬陶瓷材料具有脆性，使得氧化鋁陶瓷密封環(huán)的韌性較差，抗沖擊性能低，容易發(fā)生開裂，影響其耐用性和使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種高韌性、高塑性、抗開裂、耐用性能好的氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)，其是由下述重量份的原料制得：
氧化鋁85-95，F(xiàn)eV65N1氮化釩鐵5-10，鈦酸鋰3-5，納米二氧化鈦P25 0.5-1，納米二氧化硅0.1-0.2，納米氧化鈰1-2，羥乙基纖維素0.3-0.5，鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-201 0.15-0.25，氫氧化鈉6-8，聚山梨酯-80 0.05-0.1，鱗片石墨粉0.5-1。
一種氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)的制備方法，包括以下步驟：
（1）先將氫氧化鈉加入水中配置成10-12mol/L的溶液，然后與納米二氧化鈦P25混合超聲分散均勻后共同加入反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜于150-200℃條件下水熱反應(yīng)10-15h，冷卻后將pH調(diào)至中性，加入納米二氧化硅、羥乙基纖維素和聚山梨酯-80攪拌分散均勻，得改性液；
（2）將氧化鋁、FeV65N1氮化釩鐵按固液重量比1:1-1:2與無水乙醇混合后加入鈦酸酯偶聯(lián)劑攪拌0.5-1h，蒸餾除去乙醇后加入其余原料研磨均勻，得混合粉料；
（3）將步驟（1）中的改性液與步驟（2）中的混合粉料混合后加入適量水?dāng)嚢杈鶆颍们蚰C球磨4-6h后先通過噴霧干燥塔于進口溫度260-280℃、出口溫度100-120℃條件下噴霧干燥，再于200-300℃保溫0.5-1h，然后于氮氣氣氛下600-700℃處理4-6h，冷卻后再次球磨0.5-1h，得改性粉料；
（4）將步驟（3）中的改性粉料壓坯置于通有惰性氣體保護氣氛的燒結(jié)爐中1550-1650℃燒結(jié)2-4h，即得氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)。
本發(fā)明的優(yōu)點是：
本發(fā)明先利用水熱法合成鈦納米管，然后將其與納米二氧化硅、羥乙基纖維素混合制成改性液，與氧化鋁、FeV65N1氮化釩鐵混合粉料共混均勻后，通過噴霧干燥包覆于混合粉料表面，在混合粉料表面形成碳-鈦納米管-二氧化硅復(fù)合包覆層，有效改善了材料的致密性、粘結(jié)性能和韌性，再通過鈦酸鋰等原料的選擇與復(fù)配，使制得的金屬陶瓷密封環(huán)不僅耐腐蝕性能好，而且抗沖擊、抗裂性能得到改善，具有良好的耐用性，使用壽命長，并且具有高強度、高韌性和優(yōu)良的加工性能，穩(wěn)定性高，使用性能好。
具體實施方式
一種氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)，由下列重量(kg)的組分原料制備而成：
氧化鋁85，F(xiàn)eV65N1氮化釩鐵5，鈦酸鋰3，納米二氧化鈦P25 0.5，納米二氧化硅0.1，納米氧化鈰1，羥乙基纖維素0.3，鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-201 0.15，氫氧化鈉6，聚山梨酯-80 0.05，鱗片石墨粉0.5。
一種氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)的制備方法，包括以下步驟：
（1）先將氫氧化鈉加入水中配置成10mol/L的溶液，然后與納米二氧化鈦P25混合超聲分散均勻后共同加入反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜于150℃條件下水熱反應(yīng)10h，冷卻后將pH調(diào)至中性，加入納米二氧化硅、羥乙基纖維素和聚山梨酯-80攪拌分散均勻，得改性液；
（2）將氧化鋁、FeV65N1氮化釩鐵按固液重量比1:1與無水乙醇混合后加入鈦酸酯偶聯(lián)劑攪拌0.5h，蒸餾除去乙醇后加入其余原料研磨均勻，得混合粉料；
（3）將步驟（1）中的改性液與步驟（2）中的混合粉料混合后加入適量水?dāng)嚢杈鶆颍们蚰C球磨4h后先通過噴霧干燥塔于進口溫度260℃、出口溫度100℃條件下噴霧干燥，再于200℃保溫0.5h，然后于氮氣氣氛下600℃處理4h，冷卻后再次球磨0.5h，得改性粉料；
（4）將步驟（3）中的改性粉料壓坯置于通有惰性氣體保護氣氛的燒結(jié)爐中1550℃燒結(jié)2h，即得氮化釩鐵-鈦酸鋰改性密封環(huán)。
上述制得的密封環(huán)性能測試結(jié)果如下：
硬度：92.2HRA；抗彎強度：737MPa；斷裂韌性：10.56MPa·m1/2。