專利名稱：氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷內(nèi)襯復(fù)合材料，特別是涉及一種氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭及其加工方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁陶瓷是一種用途廣泛的材料，因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛，以滿足機(jī)械工業(yè)各種特殊性能的需要。由于氧化鋁陶瓷管有脆性弱點(diǎn)，在抗沖擊方面性能較差，如何提高陶瓷管的韌性和耐磨性，滿足物料長期對(duì)瓷管的沖刷、沖擊、腐蝕及磨損，提高瓷管的使用壽命，是目前需要解決的技術(shù)問題。隨著耐磨耐腐部件在化工及火電行業(yè)的廣泛應(yīng)用，近年來自蔓延耐磨彎頭、鑄石耐磨彎頭、耐磨陶瓷貼片彎頭及雙金屬耐磨彎頭的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在火力發(fā)電行業(yè)的應(yīng)用較廣。以火力發(fā)電廠為例，每天都有大量的粉煤灰產(chǎn)出，從燃燒室到灰場的管線較長(大約有1000米左右)，整個(gè)管線上裝有大量不同通經(jīng)的彎頭，實(shí)踐證明，在粉煤灰流速為 45米/秒的輸送條件下，無縫鋼管彎頭的耐沖擊力較差，壁厚為IOmm的無縫鋼管彎頭的沖擊點(diǎn)在40天內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)孔洞而開始泄漏，自蔓延耐磨彎頭的使用壽命不到6個(gè)月，陶瓷貼片耐磨彎頭也不耐沖擊，容易脫落，造成鋼管裸露。如果將氧化鋁陶瓷管和現(xiàn)有鋼管做成復(fù)合彎頭，同時(shí)發(fā)揮鋼管的強(qiáng)度和陶瓷的高硬度、高耐磨、耐腐蝕、耐熱性好等性能，則可延長彎頭的使用壽命，不失為一種好辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提供一種氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭及其加工方法，有效解決了該類產(chǎn)品的耐磨耐腐蝕問題，使用壽命大大提高。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭，包括內(nèi)層、外層，外層為無縫鋼管，內(nèi)層和外層之間填充有粘接膠，所述內(nèi)層為氧化鋁耐磨陶瓷管，所述氧化鋁耐磨陶瓷管由下述重量百分比的原料組成α-Al2O3 微粉 74-78%、SiO2 0. 2-1%, Y2O3 1-2%, CeO2 1_2%、蘇州土 1-4%, ZrO2 18%-22%，上述原料總重為100%，外加上述原料總重0. 04-0. 1%的聚乙烯醇溶液、0. 1-0. 5% 的分散劑、80-85%的水。所述原料粒度為α-Al2O3 微粉 5000-6000 目、SiO2 300-325 目,Y2O3 300-400 目、 CeO2 300-325 目、蘇州土 240-250 目、ZiO2 150-180 目。所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量濃度為5-8%，所述分散劑為六偏磷酸納。所述外層厚度為6-10mm，內(nèi)層厚度為10_15mm。所述氧化鋁耐磨陶瓷管采用下述方法制作
(1)按原料組成稱料，將&02、Ce&投入球磨機(jī)，加水球磨，當(dāng)D5tl達(dá)到4-5微米時(shí)，向球磨機(jī)中加入50%的α -Al2O3微粉，然后加入Si02、Y2O3和蘇州土，再加入余下的α -Al2O3微粉，加入水和分散劑，球磨45-50h，取樣檢測粒度，要求粒度D5tl為2-3微米；加入聚乙烯醇溶液，再球磨1-1. 5h開始造粒，得到粒度為40-180目的造粒粉；
(2)等靜壓成型將造粒粉等靜壓成型，壓制成毛坯，毛坯含水量控制在1.5%以下；
(3)坯體車制采用真空橡皮膨脹夾具車制毛坯，車床轉(zhuǎn)速為200-360r/min；
(4)燒成將車制后的毛坯按尺寸切割，采用座燒方法裝窯，燒成溫度為1640-1650°C， 在此溫度下保溫3-3.釙燒成，出窯。 所述座燒是在棚板上鋪一層20目的白剛玉砂，放上墊片并校平，墊片上鋪一層40 目的白剛玉砂，然后將瓷管放在墊片上裝窯；所述棚板材質(zhì)為SiC，厚度為20-25mm，耐火度彡 1750°C。所述等靜壓成型時(shí)的壓力曲線為壓力由表壓0 MI^a逐漸升壓至150MPa，歷時(shí) lOmin，保壓2min ；由150MPa逐漸減壓至lOOMPa，歷時(shí)2 min，保壓Imin;由100 MPa逐漸減壓至60MPa，歷時(shí)0. 5min,保壓2min ；由60MPa逐漸減壓至OMPa，歷時(shí)2min。所述燒成溫度要求為毛坯由室溫經(jīng)3h升溫至300°C，再經(jīng)3. 5h升溫至600°C，再經(jīng)5h升溫至950°C，保溫Ih ；再由950°C經(jīng)5h升溫至1200°C，經(jīng)3h升溫至1350°C，保溫2h ； 再由1350°C經(jīng)7h升溫至1640-1650°C，保溫3-3. 5 h ；然后由1620°C經(jīng)7h降溫至1200°C， 再經(jīng)6h降溫至950°C，最后自然冷卻至200°C。所述氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭的加工方法，包括以下步驟
(1)根據(jù)尺寸要求切割無縫鋼管，磨平端面，打出坡口；對(duì)無縫鋼管內(nèi)壁進(jìn)行除銹；
(2)根據(jù)尺寸要求將氧化鋁耐磨陶瓷管端口磨平，角度與無縫鋼管一致；
(3)將氧化鋁耐磨陶瓷管垂直裝入無縫鋼管并進(jìn)行定位，確保裝配間隙一致；封住所述氧化鋁耐磨陶瓷管一端，從另一端向氧化鋁耐磨陶瓷管和無縫鋼管之間的裝配間隙中灌入粘接膠，等凝固后再焊接下一段無縫鋼管；
(4)在平臺(tái)上制作定位胎具，確保彎頭的角度和/或曲率半徑符合要求； (5)焊接法蘭，打磨彎頭本體、除銹，上防銹漆和面漆。所述粘接膠采用以下方法制備環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂等量混合后，加入粘接膠總量10%的白剛玉砂，混料后加熱至30 士 2°C，進(jìn)行灌膠，灌膠后凝固1-1. 5h ；所述白剛玉砂的粒度為80-100目。本發(fā)明的積極有益效果
(1)本發(fā)明的復(fù)合耐磨陶瓷彎頭，從內(nèi)到外分別為剛玉陶瓷內(nèi)層、過渡層、無縫鋼管外層三層組成，通過過渡層粘結(jié)膠與無縫鋼管牢固結(jié)合，能充分發(fā)揮無縫鋼管的強(qiáng)度高、韌性好、耐沖擊、焊接性能好以及剛玉陶瓷的高硬度、高耐磨、耐蝕、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，克服了普通鋼管的硬度低、耐磨性差以及普通陶瓷的韌性差等缺點(diǎn)，綜合性能較好。本發(fā)明的復(fù)合耐磨陶瓷彎頭中所用氧化鋁耐磨陶瓷管性能優(yōu)良，其抗折強(qiáng)度、斷裂韌性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等方面均優(yōu)于普通陶瓷管，良好的氧化鋁陶瓷內(nèi)襯延長了彎頭的使用壽命。其中氧化鋁耐磨陶瓷管的性能指標(biāo)見下表1。表1 本發(fā)明中的復(fù)合耐磨陶瓷彎頭中陶瓷管的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭，包括內(nèi)層、外層，外層為無縫鋼管，內(nèi)層和外層之間填充有粘接膠，其特征在于所述內(nèi)層為氧化鋁耐磨陶瓷管，所述氧化鋁耐磨陶瓷管由下述重量百分比的原料組成α -Al2O3 微粉 74-78%、SiO2 0. 2-1%, Y2O3 1-2%, CeO2 1_2%、蘇州土 1-4%,ZrO2 18%-22%，上述原料總重為100%，外加上述原料總重0. 04-0. 1%的聚乙烯醇溶液、 0. 1-0. 5%的分散劑、80-85%的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎頭，其特征在于所述原料粒度為α-Α1203微粉 5000-6000 目、SiA 300-325 目 J2O3 300-400 目、300-325 目、蘇州土 240-250 目、ZiO2 150-180 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎頭，其特征在于所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量濃度為5-8%，所述分散劑為六偏磷酸納。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎頭，其特征在于所述外層厚度為6-10mm，內(nèi)層厚度為 10_15mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎頭，其特征在于所述氧化鋁耐磨陶瓷管采用下述方法制作(1)按原料組成稱料，將&02、Ce&投入球磨機(jī)，加水球磨，當(dāng)D5tl達(dá)到4-5微米時(shí)，向球磨機(jī)中加入50%的α -Al2O3微粉，然后加入Si02、Y2O3和蘇州土，再加入余下的α -Al2O3微粉，加入水和分散劑，球磨45-50h，取樣檢測粒度，要求粒度D5tl為2-3微米；加入聚乙烯醇溶液，再球磨1-1. 5h開始造粒，得到粒度為40-180目的造粒粉；(2)等靜壓成型將造粒粉等靜壓成型，壓制成毛坯，毛坯含水量控制在1.5%以下；(3)坯體車制采用真空橡皮膨脹夾具車制毛坯，車床轉(zhuǎn)速為200-360r/min；(4)燒成將車制后的毛坯按尺寸切割，采用座燒方法裝窯，燒成溫度為1640-1650°C， 在此溫度下保溫3-3.釙燒成，出窯。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彎頭，其特征在于所述座燒是在棚板上鋪一層20目的白剛玉砂，放上墊片并校平，墊片上鋪一層40目的白剛玉砂，然后將瓷管放在墊片上裝窯；所述棚板材質(zhì)為SiC，厚度為20-25_，耐火度> 1750°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彎頭，其特征在于所述等靜壓成型時(shí)的壓力曲線為壓力由表壓0 MPa逐漸升壓至150MPa，歷時(shí)lOmin，保壓^nin ；由150MPa逐漸減壓至lOOMPa，歷時(shí) 2 min,保壓Imin ；由100 MPa逐漸減壓至60MPa，歷時(shí)0. 5min,保壓2min ；由60MPa逐漸減壓至OMPa，歷時(shí)2min。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的彎頭，其特征在于所述燒成溫度要求為毛坯由室溫經(jīng)3h升溫至300°C，再經(jīng)3. 5h升溫至600°C，再經(jīng)5h升溫至950°C，保溫Ih ；再由950°C 經(jīng)5h升溫至1200°C，經(jīng)3h升溫至1350°C，保溫2h ；再由1350°C經(jīng)7h升溫至1640_1650°C， 保溫3-3. 5 h ；然后由1620°C經(jīng)7h降溫至1200°C，再經(jīng)6h降溫至950°C，最后自然冷卻至 200 "C。
9.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭的加工方法，其特征在于所述加工方法包括以下步驟(1)根據(jù)尺寸要求切割無縫鋼管，磨平端面，打出坡口；對(duì)無縫鋼管內(nèi)壁進(jìn)行除銹；(2)根據(jù)尺寸要求將氧化鋁耐磨陶瓷管端口磨平，角度與無縫鋼管一致；(3)將氧化鋁耐磨陶瓷管垂直裝入無縫鋼管并進(jìn)行定位，確保裝配間隙一致；封住所述氧化鋁耐磨陶瓷管一端，從另一端向氧化鋁耐磨陶瓷管和無縫鋼管之間的裝配間隙中灌入粘接膠，等凝固后再焊接下一段無縫鋼管；(4)在平臺(tái)上制作定位胎具，確保彎頭的角度和/或曲率半徑符合要求； (5)焊接法蘭，打磨彎頭本體、除銹，上防銹漆和面漆。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加工方法，其特征在于所述粘接膠采用以下方法制備 環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂等量混合后，加入粘接膠總量10%的白剛玉砂，混料后加熱至 30士2°C，進(jìn)行灌膠，灌膠后凝固1-1. 5h ；所述白剛玉砂的粒度為80-100目。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化鋁復(fù)合陶瓷內(nèi)襯彎頭及其加工方法，內(nèi)襯彎頭包括內(nèi)層、外層，外層為無縫鋼管，內(nèi)層和外層之間填充有粘接膠，內(nèi)層為氧化鋁耐磨陶瓷管，內(nèi)層的原料組成為α-Al2O3微粉74-78%、SiO20.2-1%、Y2O31-2%、CeO21-2%、蘇州土1-4%、ZrO218%-22%，上述原料總重為100%，外加上述原料總重0.04-0.1%的聚乙烯醇溶液、0.1-0.5%的分散劑、80-85%的水。陶瓷管制作時(shí)采用等靜壓成型工藝，經(jīng)壓制毛坯、坯體車制，最后在1640-1650℃保溫3-3.5h燒成。本發(fā)明的復(fù)合耐磨陶瓷彎頭克服了普通鋼管的硬度低、耐磨性差以及普通陶瓷的韌性差等缺點(diǎn)，綜合性能較好，延長了產(chǎn)品的使用壽命。
文檔編號(hào)C04B35/10GK102305328SQ20111016583
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
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