本發(fā)明屬于耐磨材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁基耐磨板及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐磨材料是一種廣泛用于電力、煤炭、礦山、冶金、建筑等領(lǐng)域的新型材料。它種類繁多、用途廣泛，正在形成一個(gè)規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場(chǎng)前景。目前冶金、煤炭、電力、建材等行業(yè)的儲(chǔ)倉(cāng)、下料斗、礦槽、沖渣溝等部位，為了保護(hù)基礎(chǔ)鋼板或基礎(chǔ)混凝土不受物料的磨損，均需要在其表面設(shè)置耐磨板，它是專供大面積磨損工況使用的板材產(chǎn)品，是在韌性、塑性很好的普通低碳鋼或者低合金鋼表面通過(guò)堆焊方法復(fù)合一定厚度的耐磨層而制成的板材產(chǎn)品。即是通過(guò)專用設(shè)備，采用自動(dòng)焊接工藝，將高硬度自保護(hù)合金焊絲均勻地焊接在基材上，復(fù)合層數(shù)一層至兩層以至多層制得。
耐磨板應(yīng)用最多的是鑄石板和壓延微晶板，這兩種板材在生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中還存在以下問(wèn)題：一是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，鑄石板和壓延微晶板需要在1000℃以上高溫情況下將多種物料熔融再澆注筑成型，因此需要專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、消耗很多的煤或燃?xì)饽茉矗矣捎跒楦邷爻尚?，在板材上無(wú)法安裝各種連接件；二是抗沖擊性較差，在礦石、煤塊等較大顆粒物料的沖擊下容易發(fā)生開裂破損、進(jìn)而造成整體脫落等問(wèn)題；三是與基層的熱膨脹系數(shù)相差較大，在溫度變化過(guò)程中耐磨層與基層的變形不一致，形成界面應(yīng)力，導(dǎo)致耐磨襯板的松動(dòng)和脫落；四是施工過(guò)程不環(huán)保、不安全，安裝時(shí)采用的呋喃膠泥等有機(jī)粘結(jié)劑，具有刺激性氣味，影響工人健康；同時(shí)由于鑄石板或壓延微晶板較重，而粘結(jié)劑固化需要一定的時(shí)間，所以在安裝時(shí)易發(fā)生耐磨板脫落傷人的事故；五是施工速度以及后期修復(fù)速度較慢，鑄石板和壓延微晶板施工時(shí)需要先對(duì)基層進(jìn)行除塵、除浮灰等清理工作，然后需要進(jìn)行粘結(jié)劑的拌合，接著進(jìn)行板材粘貼，等粘結(jié)劑完全固化以后才能投入使用，消耗時(shí)間長(zhǎng)。
因此，亟待開發(fā)一種抗沖擊性好，使用后不易開裂破損，無(wú)整體脫落現(xiàn)象發(fā)生的耐磨板，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域具有必要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)傳統(tǒng)耐磨板抗沖擊性較差，易發(fā)生開裂破損，造成整體脫落的弊端，提供了一種氧化鋁基耐磨板及其制備方法。
為解決技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
一種氧化鋁基耐磨板，它由下述重量份材料組成：
90～100份球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體
20～30份碳酸鎂
10～15份硅酸鋯
120～150份石英砂
1～2份三氧化二鉻
1～2份氧化釔
1～3份鋼纖維
所述的球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體為氧化鋁溶膠與液體陶瓷結(jié)合劑混合，并裝入噴霧干燥器中，控制噴霧氣體壓力為0.1～0.2mpa，干燥溫度為200～220℃，進(jìn)行噴霧造粒制得。
所述的氧化鋁溶膠為擬薄水鋁石經(jīng)硝酸處理后與氧化鋁晶須混合制得，擬薄水鋁石質(zhì)量為氧化鋁晶須質(zhì)量的6～15倍。
所述的液體陶瓷結(jié)合劑由25～30g硼酸，200～250g硝酸鋁，50～60g硝酸鈉，36～40g硝酸鋰，1.0～1.2l去離子水，2.0～2.4l固含量為25%的硅溶膠組成。
所述的鋼纖維為壓痕型、工字型、螺旋型、鋸齒型、啞鈴型異型鋼纖維中的一種或多種，纖維長(zhǎng)度為3～12mm，直徑為0.03～0.08mm。
所述的一種氧化鋁基耐磨板的制備方法，由下述步驟制備：
s1.配料：按各原料的重量比稱取原料并球磨混合成復(fù)合粉料；
s2.熔化壓延：將復(fù)合粉料裝入玻璃熔爐中，以10℃/min速率程序升溫至1200～1250℃，再以5℃/min速率程序升溫至1400～1500℃，保溫熔化3～5h，隨后注入模具中經(jīng)壓延機(jī)壓制成型，得坯料；
s3.晶化加工：將坯料置于窯爐中，在800～900℃下靜置晶化8～10h，再轉(zhuǎn)入退火爐中，在600～700℃下退火處理1～2h，冷卻至室溫后，得粗坯，將粗坯打磨，切削，得氧化鋁基耐磨板。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
本發(fā)明利用氧化鋁晶須為晶核，擬薄水鋁石為鋁源，制得氧化鋁溶膠，再用與氧化鋁溶膠匹配度好的液體陶瓷結(jié)合劑包裹，經(jīng)噴霧造粒后，通過(guò)結(jié)合劑對(duì)氧化鋁形成較完整的膜層，且造粒后的復(fù)合體為球形，易于成型，在成型時(shí)形成連通孔隙，利于物質(zhì)分解產(chǎn)生的氣體及成型過(guò)程中殘留氣體的釋放，因此無(wú)大氣孔存在，且復(fù)合體粒徑分布范圍較寬，尺寸級(jí)配較好，有效提高了坯體的致密度，燒結(jié)體氣孔率較低且氣孔較小，裂紋由氣孔進(jìn)行擴(kuò)展所需要的應(yīng)力增大，有效提高了耐磨板的機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊性。
具體實(shí)施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
稱取300～400g擬薄水鋁石，加入到600～700ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%檸檬酸三銨溶液中，在50～60℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌混合20～30min，得反應(yīng)液；將反應(yīng)液加入到120～150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%硝酸溶液中，在70～80℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌反應(yīng)10～20min，再靜置10～15min后加入30～50g氧化鋁晶須，繼續(xù)攪拌1～2h，得氧化鋁溶膠；然后稱取25～30g硼酸，200～250g硝酸鋁，50～60g硝酸鈉，36～40g硝酸鋰，依次加入1.0～1.2l去離子水中，以300～400r/min攪拌10～20min后，再加入2.0～2.4l固含量為25%的硅溶膠，繼續(xù)攪拌20～30min，得液體陶瓷結(jié)合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結(jié)合劑混合，并裝入噴霧干燥器中，控制噴霧氣體壓力為0.1～0.2mpa，干燥溫度為200～220℃，進(jìn)行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體；再稱取0.9～1.0kg球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體，200～300g碳酸鎂，100～150g硅酸鋯，120～150g石英砂，10～20g三氧化二鉻，10～20g氧化釔，10～30g鋼纖維，依次裝入球磨機(jī)中球磨1～2h，得復(fù)合粉料；將復(fù)合粉料裝入玻璃熔爐中，以10℃/min速率程序升溫至1200～1250℃，再以5℃/min速率程序升溫至1400～1500℃，保溫熔化3～5h，得玻璃液，將玻璃液注入模具中經(jīng)壓延機(jī)壓制成型，得坯料；最后將坯料置于窯爐中，在800～900℃下靜置晶化8～10h，再轉(zhuǎn)入退火爐中，在600～700℃下退火處理1～2h，冷卻至室溫后，得粗坯，將粗坯打磨，切削，得氧化鋁基耐磨板。
實(shí)例1
稱取300g擬薄水鋁石，加入到600ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%檸檬酸三銨溶液中，在50℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌混合20min，得反應(yīng)液；將反應(yīng)液加入到120ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%硝酸溶液中，在70℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌反應(yīng)10min，再靜置10min后加入30g氧化鋁晶須，繼續(xù)攪拌1h，得氧化鋁溶膠；然后稱取25g硼酸，200g硝酸鋁，50g硝酸鈉，36g硝酸鋰，依次加入1.0l去離子水中，以300r/min攪拌10min后，再加入2.0l固含量為25%的硅溶膠，繼續(xù)攪拌20min，得液體陶瓷結(jié)合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結(jié)合劑混合，并裝入噴霧干燥器中，控制噴霧氣體壓力為0.1mpa，干燥溫度為200℃，進(jìn)行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體；再稱取0.9kg球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體，200g碳酸鎂，100g硅酸鋯，120g石英砂，10g三氧化二鉻，10g氧化釔，10g壓痕型鋼纖維，依次裝入球磨機(jī)中球磨1h，得復(fù)合粉料；將復(fù)合粉料裝入玻璃熔爐中，以10℃/min速率程序升溫至1200℃，再以5℃/min速率程序升溫至1400℃，保溫熔化3h，得玻璃液，將玻璃液注入模具中經(jīng)壓延機(jī)壓制成型，得坯料；最后將坯料置于窯爐中，在800℃下靜置晶化8h，再轉(zhuǎn)入退火爐中，在600℃下退火處理1h，冷卻至室溫后，得粗坯，將粗坯打磨，切削，得氧化鋁基耐磨板。
將本發(fā)明制得的耐磨板預(yù)熱至160℃，預(yù)熱后經(jīng)切割、修去毛邊制得工件，將工件用抹布擦拭干凈后，隨后將需焊接耐磨板的基體表面灰塵、油污清理干凈，再將擦拭后的工件焊接于基體表面即可。本發(fā)明耐磨板抗沖擊性好，抗沖擊強(qiáng)度達(dá)12kj/m2，抗壓強(qiáng)度達(dá)115mpa，耐磨損失量為0.19kg/m2，可有效減弱基體表面的磨損力度，延長(zhǎng)基體的使用壽命，而傳統(tǒng)耐磨板抗沖擊強(qiáng)度為10.8kj/m2，抗壓強(qiáng)度為102mpa，耐磨損失量為0.27kg/m2。
實(shí)例2
稱取350g擬薄水鋁石，加入到650ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%檸檬酸三銨溶液中，在55℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌混合25min，得反應(yīng)液；將反應(yīng)液加入到135ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%硝酸溶液中，在75℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌反應(yīng)15min，再靜置13min后加入40g氧化鋁晶須，繼續(xù)攪拌2h，得氧化鋁溶膠；然后稱取28g硼酸，230g硝酸鋁，55g硝酸鈉，38g硝酸鋰，依次加入1.1l去離子水中，以350r/min攪拌15min后，再加入2.2l固含量為25%的硅溶膠，繼續(xù)攪拌25min，得液體陶瓷結(jié)合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結(jié)合劑混合，并裝入噴霧干燥器中，控制噴霧氣體壓力為0.2mpa，干燥溫度為210℃，進(jìn)行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體；再稱取1.0kg球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體，250g碳酸鎂，130g硅酸鋯，130g石英砂，15g三氧化二鉻，15g氧化釔，20g螺旋型鋼纖維，依次裝入球磨機(jī)中球磨2h，得復(fù)合粉料；將復(fù)合粉料裝入玻璃熔爐中，以10℃/min速率程序升溫至1230℃，再以5℃/min速率程序升溫至1450℃，保溫熔化4h，得玻璃液，將玻璃液注入模具中經(jīng)壓延機(jī)壓制成型，得坯料；最后將坯料置于窯爐中，在850℃下靜置晶化9h，再轉(zhuǎn)入退火爐中，在650℃下退火處理2h，冷卻至室溫后，得粗坯，將粗坯打磨，切削，得氧化鋁基耐磨板。
將本發(fā)明制得的耐磨板預(yù)熱至170℃，預(yù)熱后經(jīng)切割、修去毛邊制得工件，將工件用抹布擦拭干凈后，隨后將需焊接耐磨板的基體表面灰塵、油污清理干凈，再將擦拭后的工件焊接于基體表面即可。本發(fā)明耐磨板抗沖擊性好，抗沖擊強(qiáng)度達(dá)13kj/m2，抗壓強(qiáng)度達(dá)123mpa，耐磨損失量為0.21kg/m2，可有效減弱基體表面的磨損力度，延長(zhǎng)基體的使用壽命，而傳統(tǒng)耐磨板抗沖擊強(qiáng)度為11.7kj/m2，抗壓強(qiáng)度為107mpa，耐磨損失量為0.28kg/m2。
實(shí)例3
稱取400g擬薄水鋁石，加入到700ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%檸檬酸三銨溶液中，在60℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌混合30min，得反應(yīng)液；將反應(yīng)液加入到150ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%硝酸溶液中，在80℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌反應(yīng)20min，再靜置15min后加入50g氧化鋁晶須，繼續(xù)攪拌2h，得氧化鋁溶膠；然后稱取30g硼酸，250g硝酸鋁，60g硝酸鈉，40g硝酸鋰，依次加入1.2l去離子水中，以400r/min攪拌20min后，再加入2.4l固含量為25%的硅溶膠，繼續(xù)攪拌30min，得液體陶瓷結(jié)合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結(jié)合劑混合，并裝入噴霧干燥器中，控制噴霧氣體壓力為0.2mpa，干燥溫度為220℃，進(jìn)行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體；再稱取1.0kg球形氧化鋁/陶瓷結(jié)合劑復(fù)合粉體，300g碳酸鎂，150g硅酸鋯，150g石英砂，20g三氧化二鉻，20g氧化釔，30g工字型鋼纖維，依次裝入球磨機(jī)中球磨2h，得復(fù)合粉料；將復(fù)合粉料裝入玻璃熔爐中，以10℃/min速率程序升溫至1250℃，再以5℃/min速率程序升溫至1500℃，保溫熔化5h，得玻璃液，將玻璃液注入模具中經(jīng)壓延機(jī)壓制成型，得坯料；最后將坯料置于窯爐中，在900℃下靜置晶化10h，再轉(zhuǎn)入退火爐中，在700℃下退火處理2h，冷卻至室溫后，得粗坯，將粗坯打磨，切削，得氧化鋁基耐磨板。
將本發(fā)明制得的耐磨板預(yù)熱至180℃，預(yù)熱后經(jīng)切割、修去毛邊制得工件，將工件用抹布擦拭干凈后，隨后將需焊接耐磨板的基體表面灰塵、油污清理干凈，再將擦拭后的工件焊接于基體表面即可。本發(fā)明耐磨板抗沖擊性好，抗沖擊強(qiáng)度達(dá)15kj/m2，抗壓強(qiáng)度達(dá)132mpa，耐磨損失量為0.23kg/m2，可有效減弱基體表面的磨損力度，延長(zhǎng)基體的使用壽命，而傳統(tǒng)耐磨板抗沖擊強(qiáng)度為12.5kj/m2，抗壓強(qiáng)度為112mpa，耐磨損失量為0.30kg/m2。