本發(fā)明涉及澆注料制備，具體是涉及一種耐磨耐堿澆注料的制備工藝。

背景技術(shù)：

1、耐磨耐堿澆注料是一種高性能的無機(jī)非金屬材料，廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電力、建材等行業(yè)的高溫設(shè)備中，尤其是在處理堿性介質(zhì)的環(huán)境中，其優(yōu)異的耐磨性和耐堿性使其成為不可或缺的防護(hù)材料。

2、傳統(tǒng)上這類性能的澆注料通常由耐火水泥材料以及一定比例的耐堿性增強(qiáng)劑組成，通過精心配比和科學(xué)工藝制備以達(dá)到最佳效果，然而，隨著工業(yè)生產(chǎn)對材料性能要求的不斷提高，現(xiàn)有技術(shù)在滿足極端工況下的應(yīng)用時仍存在一些未解決的問題。

3、在提高材料的耐堿性時，往往伴隨著耐磨性能的下降，反之亦然，如何在保證澆注料的耐堿性能的同時提高澆注料的耐磨性能，以適應(yīng)更加復(fù)雜的使用環(huán)境，是當(dāng)前技術(shù)的一大挑戰(zhàn)，另外，在高溫下，澆注料的結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化，導(dǎo)致性能下降，尤其是在溫度波動大的工況下，材料的穩(wěn)定性也成為影響其使用壽命的關(guān)鍵因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種耐磨耐堿澆注料的制備工藝。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種耐磨耐堿澆注料的制備工藝，包括以下步驟：

3、s1、按質(zhì)量百分比計，稱取10～18％的ca3sio5粉、5～10％的ca2sio4粉、5～10％的耐火粘土、1～9％的納米氧化鋁粉、2～8％的氧化鎵粉、2～4％的復(fù)合改性劑以及余量的高鋁礬土熟料，得到原材料粉末；

4、s2、將s1所述的原材料粉末導(dǎo)入干混機(jī)中混合，混合時間為15～30min，確保各組分分布均勻，得到混合料；隨后再將混合料加入濕法混煉機(jī)中，加入占原材料粉末質(zhì)量比為40～70％的水，持續(xù)混煉10～15min，得到漿料；采用振動成型機(jī)將漿料壓制成型，確保材料內(nèi)部無氣孔，得到成型漿材；

5、s3、將s2所述的成型漿材按2～3:1的質(zhì)量比例分成組分a和組分b，取占組分a質(zhì)量比為3～10％的電熔剛玉顆粒，將電熔剛玉顆粒清洗后浸泡在溶膠處理液a中，靜置3～15min后撈出，再在50～100℃的烘箱中進(jìn)行熱干燥，直到溶膠凝膠化形成均勻涂層，在室溫下老化24～30h，得到涂層顆粒，再進(jìn)行熱處理，將熱處理后的涂層顆粒與組分a攪拌均勻，得到第一主料；

6、取占組分b質(zhì)量比為3～10％的莫來石片，將莫來石片清洗后浸泡在溶膠處理液b中，靜置3～10min后撈出，再在50～100℃的烘箱中進(jìn)行熱干燥，直到溶膠凝膠化形成均勻涂層，在室溫下老化24～30h，得到涂層薄片，再進(jìn)行熱處理，將熱處理后的涂層薄片與組分b攪拌均勻，得到第二主料；

7、s4、將s3所述的第一主料和第二主料混合后進(jìn)行預(yù)熱處理，隨后以5～7℃/min的升溫速率升溫至800～850℃，保溫2～4h，最后再以2～4℃/min的升溫速率升溫至1100～1250℃，保溫2～4h，得到耐磨耐堿澆注料。

8、說明：第一主料含涂層電熔剛玉顆粒因密度較大而下沉，集中在澆注料底部，增強(qiáng)了與工作表面接觸區(qū)域的耐磨性；第二主料內(nèi)的涂層莫來石片密度較小，上浮至表層，提高了表面的耐堿性和抗侵蝕能力，這種分層結(jié)構(gòu)有效強(qiáng)化了材料在復(fù)雜工況下的防護(hù)性能；本方法制備工藝通過優(yōu)化材料選擇、處理方法和熱處理參數(shù)，有效增強(qiáng)了耐磨耐堿澆注料的性能，使其在工業(yè)應(yīng)用中效果優(yōu)良，特別是在需要同時承受磨損和堿性侵蝕的環(huán)境中。

9、進(jìn)一步地，s1所述高鋁礬土熟料的al2o3含量為85～90％，粒度為1～3mm；所述納米氧化鋁粉的粒度為30～50nm；所述耐火粘土的粒度為0.01～0.05mm；所述氧化鎵粉的粒度為45～55μm。

10、說明：高鋁礬土熟料高al2o3含量保證了材料的高熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性，尤其在堿性環(huán)境下表現(xiàn)優(yōu)異，能夠抵抗堿金屬的侵蝕，粒度1～3mm：這種粒度范圍提供了良好的顆粒級配，增強(qiáng)了澆注料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗熱震性，同時有利于提高澆注料的透氣性和熱穩(wěn)定性；納米氧化鋁粉極細(xì)的粒度能夠填充微小的孔隙，提高澆注料的致密度和硬度，顯著提升其耐磨性和耐腐蝕性，納米氧化鋁粉可以改善與其它組分的界面結(jié)合，增強(qiáng)材料整體的機(jī)械性能和抗裂性，耐火粘土細(xì)小粒度有助于形成更致密的微觀結(jié)構(gòu)，減少氣孔率，提高材料的致密性和耐侵蝕性，耐火粘土作為粘結(jié)劑，增強(qiáng)了澆注料各組分之間的結(jié)合力，提高了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐磨性，氧化鎵粉粒度適中：既保持了良好的分散性，又避免了過細(xì)導(dǎo)致的沉降問題，有助于形成均勻的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，氧化鎵粉的加入可以提高澆注料的耐堿性，特別是在高溫條件下，能夠有效抵御堿性物質(zhì)的侵蝕。

11、進(jìn)一步地，s1所述ca3sio5粉的粒度有5～7μm、35～45μm兩種，兩種粒度的質(zhì)量比為1:9；所述ca2sio4粉的粒度有4～6μm、30～40μm兩種，兩種粒度的質(zhì)量比為1:6～8。

12、說明：通過混合不同粒度的ca3sio5粉和ca2sio4粉，可以形成更加致密和均勻的微觀結(jié)構(gòu)。細(xì)粒度粉末能填充粗粒度粉末之間的空隙，減少氣孔率，增強(qiáng)材料的致密性和耐磨性；合理的粒度配比能改善材料的流變性能，使得澆注料在成型過程中更容易流動和壓實(shí)，提高成型質(zhì)量和效率。細(xì)粉有助于提高漿料的流動性，而粗粉則有助于增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；不同粒度的粉末混合可以增強(qiáng)澆注料的機(jī)械性能，如抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，細(xì)粉和粗粉以一定比例的結(jié)合能夠優(yōu)化材料的應(yīng)力分布，提高其耐沖擊和抗裂性；ca3sio5和ca2sio4粉在澆注料中起到化學(xué)穩(wěn)定劑的作用，通過控制粒度比例，可以增強(qiáng)材料的耐堿性能和抗侵蝕能力。細(xì)粉更易于參與化學(xué)反應(yīng)，提高材料的化學(xué)活性和耐久性。

13、進(jìn)一步地，s1所述復(fù)合改性劑的成分為：15～35wt％硅烷偶聯(lián)劑和余量的納米二氧化硅。

14、說明：硅烷偶聯(lián)劑能夠在無機(jī)材料如納米二氧化硅和澆注料中的有機(jī)材料之間形成化學(xué)鍵合，顯著提高兩者之間的界面粘結(jié)力，從而增強(qiáng)澆注料的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性；納米二氧化硅的高比表面積和表面能通常會導(dǎo)致其在有機(jī)介質(zhì)中團(tuán)聚，硅烷偶聯(lián)劑的使用可以有效降低這種團(tuán)聚，提高納米粒子在澆注料基質(zhì)中的分散性，從而提高材料的均勻性和性能；通過硅烷偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅粒子能夠更好地分散在澆注料中，這些粒子可以在材料表面形成一層強(qiáng)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高澆注料的耐磨性和耐化學(xué)腐蝕性。

15、進(jìn)一步地，所述電熔剛玉顆粒的粒度為1～8mm；所述莫來石片的平均長和寬為0.5～2mm，厚度為0.5～1.5mm。

16、說明：電熔剛玉顆粒因其高硬度和耐磨性，能夠顯著提升澆注料的耐磨性能，粒度范圍1～8mm可以形成多層次的防護(hù)，有效抵御磨損，莫來石片可以在澆注料表面形成一層致密的防護(hù)層，提高耐堿性和抗腐蝕性；組分a與b的比例分配確保了電熔剛玉顆粒的下沉和莫來石片的上浮，形成合理的結(jié)構(gòu)分布，即高耐磨性、高耐堿性材料位于表層，實(shí)現(xiàn)性能最大化；電熔剛玉的大顆粒尺寸與莫來石片相結(jié)合，可以減少澆注料內(nèi)部的孔隙率，提高結(jié)構(gòu)的緊密性和穩(wěn)定性。

17、進(jìn)一步地，s3所述溶膠處理液a的制備方法為：按質(zhì)量百分比計，在室溫下，將10～20％的teos、10～20％的去離子水、1～5％的氨水混合以及余量的乙醇混合，攪拌直至溶液澄清，得到溶膠處理液a；所述溶膠處理液b的制備方法為：按質(zhì)量百分比計，在室溫下，將10～20％的zr(oc2h5)4、10～20％的去離子水、1～5％的硝酸混合以及余量的乙醇混合，攪拌直至溶液澄清，得到溶膠處理液b。

18、說明：溶膠-凝膠技術(shù)能制備出均勻且附著力強(qiáng)的涂層，這是因?yàn)槿苣z能夠滲透到材料的微小孔隙中，形成連續(xù)且均勻的涂層，提高了材料的表面性能；teos即四乙氧基硅烷在氨水的催化下水解和縮聚，形成具有高化學(xué)穩(wěn)定性的二氧化硅涂層，增強(qiáng)了電熔剛玉顆粒的耐磨損性和耐腐蝕性；zr(oc2h5)4即四乙氧基鋯在硝酸的催化作用下形成氧化鋯涂層，這種涂層提高了莫來石片的耐高溫性能和耐堿性；溶膠-凝膠涂層與基體材料之間的結(jié)合強(qiáng)度高，能有效改善界面結(jié)合，減少界面處的應(yīng)力集中，提高材料整體的機(jī)械性能。

19、進(jìn)一步地，s3所述涂層顆粒的熱處理方法為：將涂層顆粒在400～600℃下預(yù)燒1～2h，以除去溶膠中的有機(jī)物。再將涂層顆粒在1000～1200℃下進(jìn)行煅燒2～4h；所述涂層薄片的熱處理方法為：將涂層薄片在400～600℃下預(yù)燒1～2h，以除去溶膠中的有機(jī)物。再將涂層薄片在1200～1400℃下進(jìn)行煅燒2～4h。

20、說明：在400～600℃的預(yù)燒階段，可以有效去除溶膠處理液中殘留的有機(jī)物，防止在后續(xù)高溫處理時產(chǎn)生氣孔或裂紋，確保涂層的完整性和材料的致密性；電熔剛玉顆粒在1000～1200℃的煅燒過程中，涂層和基體材料之間的結(jié)合力進(jìn)一步增強(qiáng)，提高了涂層的化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性；莫來石片在1200～1400℃的煅燒溫度下，涂層材料的晶相轉(zhuǎn)變完成，形成更加穩(wěn)定的晶相結(jié)構(gòu)，提高耐高溫性能和耐堿性。

21、進(jìn)一步地，s4所述預(yù)熱處理的方法為：將第一主料和第二主料以9～12℃/min的升溫速率從室溫升至90～100℃，然后保溫1～2h。

22、說明：預(yù)熱處理可以減少材料在后續(xù)高溫處理過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，因?yàn)椴牧显诩訜岷屠鋮s過程中的溫度變化更加平緩，有助于提高成型體的整體穩(wěn)定性；通過預(yù)熱，可以使材料內(nèi)部的水分和有機(jī)物更有效地去除，減少燒結(jié)過程中的氣孔和缺陷，從而提高最終產(chǎn)品的致密性和機(jī)械性能。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、本發(fā)明方法通過電熔剛玉顆粒的高硬度和涂層的增強(qiáng)作用，顯著提升了材料的耐磨性；通過莫來石片的耐堿性能和涂層的協(xié)同作用，增強(qiáng)了其抵御堿性腐蝕的能力，尤其是表層的防護(hù)效果；通過干混、濕法混煉和振動成型等多步驟處理，確保了原材料的均勻分散和澆注料的致密性，減少了內(nèi)部氣孔，提高了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗熱震性；利用預(yù)熱處理和分段升溫保溫，有效控制了材料的熱應(yīng)力，促進(jìn)了涂層與基體的結(jié)合，提高了澆注料的高溫性能和使用壽命；通過溶膠-凝膠涂層技術(shù)的使用，不僅增強(qiáng)了顆粒和薄片的表面性能，還利用熱處理形成了均勻穩(wěn)定的涂層，改善了材料的界面結(jié)合，提升了整體性能；通過上述工藝，澆注料在保持良好耐磨耐堿性能的同時，也提升了抗裂性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而延長了材料在惡劣環(huán)境中的使用壽命，加強(qiáng)澆注料表面的耐磨性能。