一種復合型拋丸器流丸管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及拋丸器流丸管制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種復合型拋丸器流丸管的制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，在表面處理技術(shù)領(lǐng)域，拋丸技術(shù)在當今工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十 分廣泛，拋丸技術(shù)所用到的設(shè)備是拋丸機。拋丸機是通過拋丸器將鋼砂鋼丸高速拋出沖擊 在材料物體表面的一種處理技術(shù)，用于去除工件表面的毛刺和鐵銹，也可以針對工件某個 部分涂層的表面去除表面的污染物，并提供一個增加涂層的表面輪廓附著力，達到強化工 件的目的。相比其他表面處理技術(shù)來說，它具有更快，更有效的特點。
[0003] 拋丸機中最核心的部件為拋丸器，拋丸機工作時，鋼丸鋼砂由流丸管進入拋丸器 中，經(jīng)轉(zhuǎn)動分丸輪加速后通過定向套窗口達到葉片，在離心力作用下拋出，打到工件表面 上，以達到清理或強化的目的。
[0004] 在實際工業(yè)生產(chǎn)中，由于彈丸不斷的在拋丸器內(nèi)流動，這就對拋丸器的耐磨性提 出了很高的要求，而拋丸器的流丸管是最易被磨損的部件，所以提高拋丸器流丸管的耐磨 性，成為了降低拋丸器報廢率的關(guān)鍵技術(shù)。
[0005]目前工業(yè)生產(chǎn)中所用的流丸管為鑄鐵材料制成，在長期的使用中，由于鋼丸鋼砂 不斷的高速流動，使其極易被磨損，而使拋丸器報廢，大大降低了工業(yè)生產(chǎn)效率，增加了生 產(chǎn)成本，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了損失。
[0006] 工程陶瓷因具有重量輕、抗壓強度高和耐磨性優(yōu)良等一系列的優(yōu)點，成為替代傳 統(tǒng)的鑄鐵而制造流丸管的理想材料。但是截止目前為止，仍沒有一種性能優(yōu)良的拋丸器流 丸管，因此急需一種性能優(yōu)良的復合型拋丸器流丸管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服現(xiàn)有鑄鐵拋丸器流丸管的缺陷和不足，本發(fā)明提出了一種工藝過程簡單快 捷、易操作且性能優(yōu)良的復合型拋丸器流丸管的制備方法。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種復合型拋丸器流丸管的制備方法，步驟如下： (1) 原料配制:按質(zhì)量分別稱取氮化硅粉末80~85份、氮化硼納米管粉末5~10份、氧化鋁 粉末4~6份、氧化釔粉末3~5份，組成制備的原材料； (2) 原料混合:將步驟(1)中所述原材料加入球磨罐中，按酒精與原料體積比為1:1的比 例加入酒精制成稀料，按鋼球與原料質(zhì)量比為9~15:1加入鋼球，將球磨罐密封后，向球磨罐 內(nèi)通入氬氣作為保護氣，在行星式球磨機中對原料進行球磨混合，設(shè)置球磨轉(zhuǎn)速為200~250 轉(zhuǎn)每分鐘，球磨時間為8~12小時;將球磨后的原料在真空干燥箱中干燥10~12小時，設(shè)置溫 度為75°C~85°C;將干燥后的混合粉料過300目篩后收集備用； (3) 漿料配制:將步驟(2)中所得混合粉料加入攪拌機中，加入質(zhì)量分數(shù)為28%~35%的蒸 餾水，并加入質(zhì)量分數(shù)為ο. 3%~0.5%的稀釋劑，在250~300r/min的轉(zhuǎn)速下對原料進行攪拌， 攪拌時間為1~2小時后制成漿料； (4)注漿成型:將步驟(3)中所得漿料注入拋丸器流丸管成型石膏模具中，等漿料層增 厚到10_時，倒掉模具中多余的漿料，并對倒掉漿料后的帶坯模型進行甩漿； (5 )干燥脫模:將步驟(4)中所得帶坯模型放入干燥室中，干燥室的溫度控制在53°C ± 3 °C，待模具注漿口與坯體分離0.5~1mm時，即可對帶坯模型進行脫模，得到流丸管毛坯； (6) 真空燒結(jié):將步驟(5)中所得流丸管毛坯置于流丸管模具中，并將其放入真空熱壓 燒結(jié)爐中進行真空熱壓燒結(jié)，真空度為l〇_ 2Pa，升溫工藝為:先手動加熱至200°C，再按10°C/ min的升溫速度加熱至1100°C，保溫30min，再按7°C/min的速度加熱至1750°C~1800°C，保溫 lh后燒結(jié)結(jié)束，待工件隨爐冷卻至室溫后得到Si3N4/BNNT復合陶瓷流丸管內(nèi)襯； (7) 復合鑄造:將步驟(6)中所得Si3N4/BNNT復合陶瓷流丸管內(nèi)襯作為砂芯下入流丸管 鑄造砂箱中，合模后用鐵水進行澆注，使鐵鑄件包覆在陶瓷流丸管外壁上;最終得到外側(cè)為 鑄鐵，內(nèi)側(cè)為Si 3N4/BNNT復合陶瓷的復合型拋丸器流丸管。
[0009] 本發(fā)明的特點還有： 所述步驟(3)中的稀釋劑為水玻璃或碳酸鈉或磷酸鈉或六偏磷酸鈉中的一種或幾種組 合;所述的稀釋劑進一步優(yōu)選為碳酸鈉。
[0010] 所述步驟(4 )中對倒掉泥漿后的帶坯模型進行甩漿，是為避免倒掉泥漿后少量殘 余的泥漿在坯體內(nèi)表面的不均勻分布，以保證殘余泥漿分布均勻，避免泥縷產(chǎn)生。
[0011] 所述步驟(5 )中對帶坯模型的干燥時間為吃漿時間的2/5-3/5;進一步優(yōu)選，對帶 坯模型的干燥時間為吃漿時間的1 /2。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為： 氮化硅陶瓷作為常用的高強耐磨結(jié)構(gòu)陶瓷之一，具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨損、 耐腐蝕、抗氧化、抗熱震性好、密度小等優(yōu)點。氮化硼納米管具有良好的化學穩(wěn)定性、優(yōu)異的 力學性能、導熱性能、較低的熱膨脹性能和優(yōu)良的抗氧化性能，與氮化硅陶瓷材料復合，可 以降低氮化硅陶瓷產(chǎn)品的脆性，提高裂紋擴展阻力，成為制造拋丸器流丸管的理想的強韌 性陶瓷材料。
[0013] (1)高硬度。本發(fā)明中所述的新型的Si3N4/BNNT復合陶瓷材料具有極高的硬度，可 達HRA94,將其作為拋丸器流丸管的內(nèi)襯，大大提高了現(xiàn)有單純鑄鐵材料的硬度，在實際生 產(chǎn)使用中更加耐用。
[0014] (2)良好的耐磨性。本發(fā)明中所述的新型的Si3N4/BNNT復合陶瓷材料具有良好的耐 磨性能，平均摩擦系數(shù)可達0.285,將其作為拋丸器流丸管的內(nèi)襯，大大提高了現(xiàn)有單純鑄 鐵材料的耐磨性能，降低了流丸管的報廢率。
[0015] (3)操作簡單。制備中所用到的設(shè)備均為實驗室或企業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備，操作過 程也簡單方便，制備條件容易實現(xiàn)。
[0016]總之，本發(fā)明所述制備方法簡單快捷，制備的新型Si3N4/BNNT復合陶瓷內(nèi)襯、鑄鐵 外套的拋丸器流丸管兼具了陶瓷與鑄鐵的雙重優(yōu)點，提高了流丸管的硬度及耐磨性，減輕 了產(chǎn)品的重量，符合工業(yè)生產(chǎn)的要求。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明并不限于此特定的例子。
[0018] 實施例1: (1) 原料配制：按質(zhì)量比分別稱取氮化硅粉末80份、氮化硼納米管粉末10份、氧化鋁粉 末5份、氧化釔粉末5份，組成制備的原材料； (2) 原料混合:將步驟(1)中所述粉料加入球磨罐中，按酒精與原料體積比為1:1的比例 加入酒精制成稀料，按鋼球與原料質(zhì)量比為10:1加入鋼球，將球磨罐密封后，向球磨罐內(nèi)通 入氬氣作為保護氣，在行星式球磨機中對原料進行球磨混合，設(shè)置球磨轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)每分 鐘，球磨時間為10小時。將球磨后的原料在真空干燥箱中干燥10小時，設(shè)置溫度為75°C。將 干燥后的混合粉料過300目篩后收集備用； (3) 漿料配制：將步驟(2)中所得混合粉料加入攪拌機中，加入質(zhì)量分數(shù)為30%的蒸餾 水，并加入質(zhì)量分數(shù)為0.3%的水玻璃，在250r/min的轉(zhuǎn)速下對原料進行攪拌，攪拌時間為1 小時后制成漿料； (4) 注漿成型:將步驟(3)中所得漿料注入拋丸器流丸管成型石膏模具中，等泥層增厚 到lOmm時，倒掉模具中多余的泥漿，并對倒掉泥漿后的帶坯模型進行甩漿。
[0019] (5)干燥脫模:將步驟(4)中所得帶坯模型放入干燥室中，干燥室的溫度控制在53 °C ± 3°C，待模具注漿口與坯體分離1mm時，即可對帶坯模型進行脫模，得到流丸管毛坯;對 帶坯模型的干燥時間為吃漿時間的3/5。
[0020] (6)真空燒結(jié):將步驟(5)中所得毛坯置于流丸管模具中，并將其放入真空熱壓燒 結(jié)爐中進行真空熱壓燒結(jié)，真空度為l〇_ 2Pa，升溫工藝為:先手動加熱至200°C，再按10°C/ min的升溫速度加熱至1100°C，保溫30min，再按7°C/min的速度加熱至1750°C，保溫lh后燒 結(jié)結(jié)束，待工件隨爐冷卻至室溫后