本發(fā)明屬于耐磨材料制備技術領域，具體涉及一種氧化鋁基耐磨板及其制備方法。
背景技術：
耐磨材料是一種廣泛用于電力、煤炭、礦山、冶金、建筑等領域的新型材料。它種類繁多、用途廣泛，正在形成一個規(guī)模宏大的高技術產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景。目前冶金、煤炭、電力、建材等行業(yè)的儲倉、下料斗、礦槽、沖渣溝等部位，為了保護基礎鋼板或基礎混凝土不受物料的磨損，均需要在其表面設置耐磨板，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堆焊方法復合一定厚度的耐磨層而制成的板材產(chǎn)品。即是通過專用設備，采用自動焊接工藝，將高硬度自保護合金焊絲均勻地焊接在基材上，復合層數(shù)一層至兩層以至多層制得。
耐磨板應用最多的是鑄石板和壓延微晶板，這兩種板材在生產(chǎn)和應用過程中還存在以下問題：一是生產(chǎn)工藝復雜，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)設備、消耗很多的煤或燃氣能源，且由于為高溫成型，在板材上無法安裝各種連接件；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、進而造成整體脫落等問題；三是與基層的熱膨脹系數(shù)相差較大，在溫度變化過程中耐磨層與基層的變形不一致，形成界面應力，導致耐磨襯板的松動和脫落；四是施工過程不環(huán)保、不安全，安裝時采用的呋喃膠泥等有機粘結劑，具有刺激性氣味，影響工人健康；同時由于鑄石板或壓延微晶板較重，而粘結劑固化需要一定的時間，所以在安裝時易發(fā)生耐磨板脫落傷人的事故；五是施工速度以及后期修復速度較慢，鑄石板和壓延微晶板施工時需要先對基層進行除塵、除浮灰等清理工作，然后需要進行粘結劑的拌合，接著進行板材粘貼，等粘結劑完全固化以后才能投入使用，消耗時間長。
因此，亟待開發(fā)一種抗沖擊性好，使用后不易開裂破損，無整體脫落現(xiàn)象發(fā)生的耐磨板，對相關領域具有必要的意義。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題：針對傳統(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。
為解決技術問題，本發(fā)明采用如下所述的技術方案是：
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/陶瓷結合劑復合粉體
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/陶瓷結合劑復合粉體為氧化鋁溶膠與液體陶瓷結合劑混合，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，擬薄水鋁石質量為氧化鋁晶須質量的6～15倍。
所述的液體陶瓷結合劑由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合粉料；
s2.熔化壓延：將復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合劑包裹，經(jīng)噴霧造粒后，通過結合劑對氧化鋁形成較完整的膜層，且造粒后的復合體為球形，易于成型，在成型時形成連通孔隙，利于物質分解產(chǎn)生的氣體及成型過程中殘留氣體的釋放，因此無大氣孔存在，且復合體粒徑分布范圍較寬，尺寸級配較好，有效提高了坯體的致密度，燒結體氣孔率較低且氣孔較小，裂紋由氣孔進行擴展所需要的應力增大，有效提高了耐磨板的機械強度和抗沖擊性。
具體實施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。
稱取300～400g擬薄水鋁石，加入到600～700ml質量分數(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，得反應液；將反應液加入到120～150ml質量分數(shù)為10%硝酸溶液中，在70～80℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌反應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，得液體陶瓷結合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結合劑混合，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℃，進行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體；再稱取0.9～1.0kg球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體，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，依次裝入球磨機中球磨1～2h，得復合粉料；將復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。
實例1
稱取300g擬薄水鋁石，加入到600ml質量分數(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，得反應液；將反應液加入到120ml質量分數(shù)為10%硝酸溶液中，在70℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌反應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，得液體陶瓷結合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結合劑混合，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℃，進行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體；再稱取0.9kg球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體，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，依次裝入球磨機中球磨1h，得復合粉料；將復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)明制得的耐磨板預熱至160℃，預熱后經(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，抗沖擊強度達12kj/m2，抗壓強度達115mpa，耐磨損失量為0.19kg/m2，可有效減弱基體表面的磨損力度，延長基體的使用壽命，而傳統(tǒng)耐磨板抗沖擊強度為10.8kj/m2，抗壓強度為102mpa，耐磨損失量為0.27kg/m2。
實例2
稱取350g擬薄水鋁石，加入到650ml質量分數(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，得反應液；將反應液加入到135ml質量分數(shù)為10%硝酸溶液中，在75℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌反應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，得液體陶瓷結合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結合劑混合，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℃，進行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體；再稱取1.0kg球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體，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，依次裝入球磨機中球磨2h，得復合粉料；將復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)明制得的耐磨板預熱至170℃，預熱后經(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，抗沖擊強度達13kj/m2，抗壓強度達123mpa，耐磨損失量為0.21kg/m2，可有效減弱基體表面的磨損力度，延長基體的使用壽命，而傳統(tǒng)耐磨板抗沖擊強度為11.7kj/m2，抗壓強度為107mpa，耐磨損失量為0.28kg/m2。
實例3
稱取400g擬薄水鋁石，加入到700ml質量分數(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，得反應液；將反應液加入到150ml質量分數(shù)為10%硝酸溶液中，在80℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌反應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，得液體陶瓷結合劑；將氧化鋁溶膠與液體陶瓷結合劑混合，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℃，進行噴霧造粒，得球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體；再稱取1.0kg球形氧化鋁/陶瓷結合劑復合粉體，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，依次裝入球磨機中球磨2h，得復合粉料；將復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)明制得的耐磨板預熱至180℃，預熱后經(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，抗沖擊強度達15kj/m2，抗壓強度達132mpa，耐磨損失量為0.23kg/m2，可有效減弱基體表面的磨損力度，延長基體的使用壽命，而傳統(tǒng)耐磨板抗沖擊強度為12.5kj/m2，抗壓強度為112mpa，耐磨損失量為0.30kg/m2。