一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)，其是由下述重量份的原料制得：氧化鋁80?90，F(xiàn)eB20硼鐵粉 10?15，碳化鎢3?5，納米二氧化鈦P25 0.5?1，納米二氧化硅0.1?0.2，羥乙基纖維素0.3?0.5，氨基硅油0.5?1，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，氟化鈣0.3?0.5。本發(fā)明的金屬陶瓷密封環(huán)不僅抗沖擊、抗裂性能得到改善，具有良好的穩(wěn)定性以及耐用性，使用壽命長，并且具有高耐磨蝕性能，使用性能好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。
【專利說明】
一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及金屬陶瓷密封環(huán)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]潛水栗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(shí)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(yán)重的問題。密封環(huán)的作用是防止水栗葉輪和栗殼之間發(fā)生磨蝕，改善水栗進(jìn)口處的水流狀態(tài)，提高水栗效率，增強(qiáng)栗的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。一旦密封環(huán)磨損嚴(yán)重，將引起葉輪與密封環(huán)配合間隙增大，水栗泄漏損失增加，流量下滑快等問題，最終對潛水栗的使用壽命和運(yùn)行效率下降產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此潛水栗對密封環(huán)的材質(zhì)有較高的要求。
[0003]通常潛水栗的密封環(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(yán)重影響了水栗質(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(diǎn)。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(diǎn)，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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種高韌性、高塑性、抗開裂、耐用性能好的抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)，其是由下述重量份的原料制得:
氧化鋁80-90，F(xiàn)eB20硼鐵粉10-15，碳化鎢3-5，納米二氧化鈦P25 0.5-1，納米二氧化硅0.1-0.2，羥乙基纖維素0.3-0.5，氨基硅油0.5-1，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，氟化鈣0.3-0.5。
[0006]—種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(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 °C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、FeB20硼鐵粉、碳化鎢按固液重量比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-lh，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(I)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?，用球磨機(jī)球磨4-6h后先通過噴霧干燥塔于進(jìn)口溫度260-280°C、出口溫度100-120°C條件下噴霧干燥，再于200-300 0C保溫0.5-lh,然后于氮?dú)鈿夥障?00-700 °C處理4_6h，冷卻后再次球磨0.5-lh，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(hù)氣氛的燒結(jié)爐中1550-1650°C燒結(jié)2-4h，即得抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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、FeB20硼鐵粉、碳化鎢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，再通過原料的選擇與復(fù)配，使制得的金屬陶瓷密封環(huán)不僅抗沖擊、抗裂性能得到改善，具有良好的穩(wěn)定性以及耐用性，使用壽命長，并且具有高耐磨蝕性能，使用性能好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)，由下列重量(kg)的組分原料制備而成:
氧化鋁80，F(xiàn)eB20硼鐵粉10，碳化鎢3，納米二氧化鈦P25 0.5，納米二氧化硅0.1，羥乙基纖維素0.3，氨基硅油0.5，鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-201 0.15，氫氧化鈉6，聚山梨酯-80 0.05，氟化鈣0.3。
[0009]—種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(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°C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、FeB20硼鐵粉、碳化鎢按固液重量比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(I)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?，用球磨機(jī)球磨4h后先通過噴霧干燥塔于進(jìn)口溫度260 °C、出口溫度1000C條件下噴霧干燥，再于200 °C保溫0.5h，然后于氮?dú)鈿夥障?00°C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(hù)氣氛的燒結(jié)爐中1550 °C燒結(jié)2h，即得抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)。
[0010]上述制得的密封環(huán)性能測試結(jié)果如下:
硬度:92.8HRA;抗彎強(qiáng)度:713MPa;斷裂韌性:9.89MPa.m1/2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得: 氧化鋁80-90，F(xiàn)eB20硼鐵粉10-15，碳化鎢3-5，納米二氧化鈦P25 0.5-1，納米二氧化硅0.1-0.2，羥乙基纖維素0.3-0.5，氨基硅油0.5-1，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，氟化鈣0.3-0.5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)的制備方法，其特征在于，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 °C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、FeB20硼鐵粉、碳化鎢按固液重量比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-lh，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(I)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?，用球磨機(jī)球磨4-6h后先通過噴霧干燥塔于進(jìn)口溫度260-280°C、出口溫度100-120°C條件下噴霧干燥，再于200-300 0C保溫0.5-lh,然后于氮?dú)鈿夥障?00-700 °C處理4_6h，冷卻后再次球磨.0.5-lh，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(hù)氣氛的燒結(jié)爐中1550-1650°C燒結(jié)2-4h，即得抗磨蝕金屬陶瓷密封環(huán)。
【文檔編號】C22C1/05GK105838957SQ201610387283
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】鄭之松
【申請人】合肥正浩機(jī)械科技有限公司