專利名稱：一種改善碳化硅陶瓷生產(chǎn)設(shè)備高磨損的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特種陶瓷加工領(lǐng)域，特別是涉及一種改善碳化硅陶瓷生產(chǎn)設(shè)備高磨損的方法。
背景技術(shù)：
碳化硅是一種無機非金屬材料，由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性及較高的高 溫強度等特點，用于各種要求耐磨、耐蝕和耐高溫的機械零部件中，已成為一種重要的工程 材料，在機械、冶金、化工、電子等部門得到廣泛的應(yīng)用。碳化硅陶瓷制品采用常壓燒結(jié)方 法，用較高的燒結(jié)溫度燒結(jié)碳化硅的毛坯，使之達到較高的密度，所得到的碳化硅陶瓷燒結(jié) 體耐腐蝕性、抗氧化性能及高溫強度均較高，在160(TC時強度不降低。因而其制品特別適合 于耐磨、耐腐蝕和耐高溫的場合使用，如密封環(huán)、磨介、噴砂嘴、防彈板等。但是碳化硅毛 坯的制法多采用擠出成型工藝，由于碳化硅材料的高硬度，而我們普通的設(shè)備鋼材的硬度都 比碳化硅材料要低，因此生產(chǎn)碳化硅毛坯的設(shè)備、模具的磨損問題是制約著碳化硅蜂窩陶瓷 能否工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述領(lǐng)域中的缺陷，本發(fā)明從兩設(shè)備或模具和毛坯生產(chǎn)泥料兩方面著手來解決生產(chǎn) 碳化硅毛坯的設(shè)備、模具的高磨損問題， 一方面針對生產(chǎn)碳化硅泥料的設(shè)備、模具進行改進， 提高生產(chǎn)毛坯的設(shè)備、模具的耐磨性，從而提高設(shè)備和模具的使用壽命；另一方面在不降低
碳化硅制品各類性能的情況下，提高碳化硅毛坯生產(chǎn)泥料的潤滑性、流動性，對于多孔碳化 硅材料還可以通過降低成型泥料中碳化硅的含量來降低泥料對設(shè)備或模具的磨損。
一種改善碳化硅陶瓷生產(chǎn)設(shè)備高磨損的方法，其特征在于在與碳化硅泥料接觸的設(shè)備、 模具表面附著一層高硬度合金材料或是高硬度陶瓷材料鍍層。
所述高硬度合金材料為鎳磷合金、金屬鎢或鈦合金，高硬度陶瓷材料為碳化硅、碳化鎢 或金剛石。
所述鍍層厚度為5—50um。
所述附著方法是采用通過氣相沉積法、化學(xué)鍍法或熱噴涂法。 所述高硬度陶瓷材料為碳化鎢，附著方法是氣相沉積法。 所述高硬度陶瓷材料為碳化硅，附著方法是化學(xué)鍍法。所述高硬度陶瓷材料為金剛石，附著方法是熱噴涂法。
所述碳化硅泥料中添加有分散劑、表面活性劑或/和潤滑劑調(diào)和助劑，所述泥料中碳化硅 含量不低于80%。
所述調(diào)和助劑包括聚氨酯、丙烯酸酯、非離子表面活性劑(如聚醚)、硅油、硅油 改性物中的一種或多種。
所述碳化硅泥料中還加入有一種或多種有機樹脂或淀粉粉體。
本發(fā)明通過對與碳化硅泥料接觸的設(shè)備表面附著一層高硬度材料，如高硬度合金或高硬 度陶瓷材料，提高設(shè)備材料接觸面的硬度，以此提高設(shè)備材料的耐磨損性。本發(fā)明采用氣相 沉積法或是化學(xué)鍍法或是熱噴法，上述方法所得的附著層均勻且附著力強，不易脫落。氣相 沉積法采用如下步驟首先將須加工的設(shè)備(設(shè)備指須鍍層面)或模具用特制的表面活性劑 配合超聲波進行清洗，將鍍層面上的污漬和鐵銹清洗干凈，然后涼干。將須鍍層的工件安放 在氣相沉積設(shè)備的載物臺上，設(shè)備不須鍍層的面先用隔離膜貼上。然后按照常規(guī)的氣相沉積 法開啟設(shè)備，使氣化的鍍層材料沉積在須鍍層的設(shè)備或模具表面。鍍層的的厚度可以根據(jù)時 間來控制，具體的鍍層厚度為設(shè)備或模具的加工尺寸與設(shè)計尺寸之間的差?；瘜W(xué)鍍法是采用 如下步驟將須鍍層的設(shè)備或模具按照以上的方法清洗干凈，將不需要鍍層的面用隔離膜進 行隔離。然后將設(shè)備或模具完全浸入化學(xué)鍍液中，按照常規(guī)的化學(xué)鍍?nèi)訙y試的方法來控制 鍍層的厚度，鍍層厚度達到要求后，將設(shè)備或模具取出，將表面的殘液用清水清洗干凈。如 果需要進一步硬化設(shè)備或模具，可以將設(shè)備或模具在300—400'C的烘箱中保溫3—10小時，
這樣對模具的硬度以及鍍層與模具基體間的結(jié)合力都起到進一步增強的作用。熱噴法采用如
下步驟利用某種形式的熱源將金剛石噴涂材料加熱，使之形成熔融狀態(tài)的微粒，這些微粒 在動力的作用下，以一定的速度沖擊并沉附在基體表面上，形成具有一定特性的鍍層，從而 增強設(shè)備、模具的耐磨蝕性。
同時本發(fā)明進一步將碳化硅泥料的硬度降低，在碳化硅泥料中加入聚氨脂、丙烯酸脂、 聚醚、非離子表面活性劑、硅油、硅油改性物(羥基改性硅油，環(huán)氧改性硅油，聚醚改性硅 油)這類物質(zhì)添加到泥料中后，在泥料調(diào)和時會在泥料中無機原料碳化硅的表面形成一層潤 滑的膜，這樣在生產(chǎn)毛坯的過程中，碳化硅粉體與設(shè)備或模具之間就不會直接接觸，這樣可 以大大的降低設(shè)備或模具的磨損，同時無機原料粉體粒子間的分散性和潤滑性的增強，使毛 坯生產(chǎn)泥料的流動性大大的增強，這樣也會大大的降低對設(shè)備或模具的磨損。如果是用碳化 硅材料來生產(chǎn)多孔質(zhì)的陶瓷材料時，另一種做法是在按上面方法配置好的無機原料中加入一 種或多種有機的樹脂類或淀粉類粉體，這樣可以降低碳化硅粉體的濃度，從而降低泥料對設(shè)備、模具的磨損，而且由于在燒成過程中，有機粉體都會被燒掉，這樣不但不會改變陶瓷的 性能，還有利于多孔碳化硅陶瓷體氣孔率的進一步提高，此法特別適用于生產(chǎn)碳化硅多孔陶 瓷。在采用上述兩種結(jié)合方式的情況下，擠出設(shè)備的使用壽命大大提高了。實驗證明，鍍層 的方法單獨使用可以提高設(shè)備或模具的使用壽命2—4倍，再在泥料中添加調(diào)和助劑可以提高4一5倍的使用壽命，如果再結(jié)合添加有機粉體，可以再提高使用壽命5—8倍。 具體實施方法下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例l氣相沉積法鍍層材料碳化鴿，鍍層厚度50 um采用如下步驟首先將須加工的設(shè)備(設(shè)備指須鍍層面)或模具用表面活性劑配合超聲波進行清洗，將鍍層面上的污漬和鐵銹清洗干凈，然后涼干。將須鍍層的工件安放在氣相沉 積設(shè)備的載物臺上，設(shè)備不須鍍層的面先用隔離膜貼上。然后按照常規(guī)的氣相沉積法開啟設(shè) 備，使氣化的鍍層材料沉積在須鍍層的設(shè)備或模具表面。鍍層的的厚度可以根據(jù)時間來控制， 具體的鍍層厚度為設(shè)備或模具的加工尺寸與設(shè)計尺寸之間的差。實施例2化學(xué)鍍法鍍層碳化硅，鍍層厚度25 um采用如下步驟將須鍍層的設(shè)備或模具按照以上的方法清洗干凈，將不需要鍍層的面用隔離膜進行隔離。然后將設(shè)備或模具完全浸入化學(xué)鍍液中，按照常規(guī)的化學(xué)鍍?nèi)訙y試的方 法來控制鍍層的厚度，鍍層厚度達到要求后，將設(shè)備或模具取出，將表面的殘液用清水清洗干凈。如果需要進一步硬化設(shè)備或模具，可以將設(shè)備或模具在300—40(TC的烘箱中保溫3— 10小時，這樣對模具的硬度以及鍍層與模具基體間的結(jié)合力都起到進一步增強的作用。 碳化硅泥料中加入占總重量為5%聚氨酯，3%的非離子表面活性劑聚醚，2%的硅油。 實施例3熱噴法 鍍層金剛石，鍍層厚度5um采用如下步驟1. 設(shè)備、模具表面的處理在壓縮空氣的作用下，將經(jīng)過篩選的帶有棱角的石英砂， 經(jīng)過砂桶、膠管砂氣混合后，高速沖擊工件表面，除去了基體表面的銹等氧化物達到使基體 表面凹凸不平的目的。2. 熱噴金剛石，以噴槍(選用中速噴槍，噴槍嘴為2.2mm，空氣帽為6. Omm)中的壓 縮空氣為原動力，在驅(qū)動裝置推動下，金剛石粉(進料速度調(diào)整為2-3m/min)通過噴嘴，在 氧—乙炔焰(氧氣壓力6-8Kg/cm2，乙炔壓力1.4-1.5Kg/cm2)的加熱下，成為熔融體，借壓5縮空氣使之霧化成微粒并噴射到設(shè)備、模具表面上，形成熱噴涂金剛石保護層,鍍層厚度5 um。 噴射距離取20-30cm,噴射角度取IO。 -20°,這樣就避免了因角度過大而導(dǎo)致噴涂層結(jié)構(gòu)松 散、脫落現(xiàn)象。由于噴砂后的基體表面凹凸不平散熱收縮后的金屬涂層能牢固地附在工件 表面。碳化硅泥料中加入占總重量為5%的丙烯酸(甲)酯，3%的硅油，8%石墨粉，4%淀粉。 實施例4化學(xué)鍍法鍍層鎳磷合金，鍍層厚度15 um 采用如下步驟見實施例2碳化硅泥料中加入占總重量為5%的丙烯酸樹脂(熱塑性或熱固性均可)，3%淀粉，8%石 墨粉，2%聚醚。實施例5氣相沉積法鍍層材料鈦合金，鍍層厚度30 um 采用如下步驟見實施例l碳化硅泥料中加入占總重量為5%非離子表面活性劑聚醚，2%的硅油改性物(羥基改性 硅油;環(huán)氧改性硅油;聚醚改性硅油任選其一)，淀粉3%。上述三個實施例中，單獨使用鍍層方法，可以提高設(shè)備或模具的使用壽命2—4倍，再 在泥料中添加調(diào)和助劑可以提高4一5倍的使用壽命，如果再結(jié)合添加有機粉體，可以再提高 使用壽命3—5倍。
權(quán)利要求
1. 一種改善碳化硅陶瓷生產(chǎn)設(shè)備高磨損的方法，其特征在于在與碳化硅泥料接觸的設(shè)備、模具表面附著一層高硬度合金材料或是高硬度陶瓷材料鍍層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述鍍層厚度為5—50um。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述高硬度合金材料為鎳磷合金、金屬鎢或鈦合金，高硬 度陶瓷材料為碳化硅、碳化鎢或金剛石。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述高硬度陶瓷材料為碳化鎢，附著方法是氣相沉積法。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述高硬度陶瓷材料為碳化硅，附著方法是化學(xué)鍍法。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述高硬度陶瓷材料為金剛石，附著方法是熱噴涂法。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述碳化硅泥料中添加有分散劑、表面活性劑或/和潤滑 劑調(diào)和助劑，所述泥料中碳化硅含量不低于80%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述調(diào)和助劑包括聚氨酯、丙烯酸酯、非離子表面活性 劑、硅油、硅汕改性物中的一種或多種。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述碳化硅泥料中還加入有一種或多種有機樹脂或淀粉粉 體。
全文摘要
本發(fā)明涉及“一種改善碳化硅陶瓷生產(chǎn)設(shè)備高磨損的方法”，屬特種陶瓷加工領(lǐng)域。一種改善碳化硅陶瓷生產(chǎn)設(shè)備高磨損的方法，其特征在于在與碳化硅泥料接觸的設(shè)備、模具表面附著一層高硬度合金材料或是高硬度陶瓷材料鍍層，提高設(shè)備、模具表面的硬度。本發(fā)明同時還在泥料中加入調(diào)合助劑和有機粉料，使泥料硬度降低，表面光滑，因此泥料在擠出時，摩擦力降低，減少了對設(shè)備、模具的磨損。采用上述方法后，設(shè)備、模具的使用壽命大大提高了。
文檔編號C23C18/12GK101260516SQ20081008930
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者潘吉慶 申請人:北京創(chuàng)導(dǎo)奧福精細陶瓷有限公司