一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料，由下列重量份的原料制成：純鋁粉54-56、氧化鐵紅159-162、硝酸鈷18-19、氯化鎳18-19、正硅酸乙酯37-38、無水乙醇74-76、納米Y-ZrO2粉10-11.5、四硼酸鈉8.5-9.5、納米氧化鈰6-8、碳化鈦9-11、納米二氧化鈦5-7、α-氧化鋁3-4、去離子水適量、聚乙烯醇1.5-2。本發(fā)明成分配比科學(xué)合理，添加納米氧化鈰、納米二氧化鈦等納米級成分，通過混合改性，能夠細(xì)化晶粒，提高粉體的均勻性，從而進(jìn)一步提高涂層與管材的結(jié)合強(qiáng)度；本發(fā)明制成的陶瓷層致密，表面光滑，無裂紋，制成的液壓鋼管的壓剪強(qiáng)度和壓潰強(qiáng)度得到顯著提高。
【專利說明】
一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓系統(tǒng)中使用的管路種類很多，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力及安裝位置的不同，選用的有鋼管、紫銅管、橡膠管、尼龍管和塑料管等。這些管路一旦損壞漏油，輕則污染環(huán)境、影響系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮，重則危及安全，本發(fā)明選用液壓鋼管作為研究對象。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時，液壓管路要承受較高的壓力，再加上壓力不穩(wěn)定產(chǎn)生的交變應(yīng)力、設(shè)備振動而產(chǎn)生的振動應(yīng)力、裝配應(yīng)力等的共同作用，使硬管在材料缺陷處、腐蝕點或損傷處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，管路發(fā)生疲勞破壞斷裂而漏油;還由于液壓系統(tǒng)容易被污染，含有固體污染物的液壓油類似于研磨金屬加工面所使用的研磨劑，增加了油液和管路內(nèi)壁的摩擦。而且通常固體污染物顆粒的硬度比導(dǎo)管內(nèi)壁材料的硬度高得多，這樣就加速了導(dǎo)管內(nèi)壁的磨損，甚至劃傷內(nèi)壁，特別是當(dāng)液體的流速高且不穩(wěn)定時，就會使導(dǎo)管內(nèi)壁的材料受到?jīng)_擊而剝落。這些原因很容易造成安全隱患。
[0003]離心自蔓延高溫合成技術(shù)集中了離心鑄造和自蔓延高溫合成技術(shù)的共同優(yōu)點，它具有制造工藝和制造設(shè)備簡單且生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低以及節(jié)約能源等優(yōu)點。利用離心自蔓延合成技術(shù)在傳統(tǒng)不銹鋼管內(nèi)部制備陶瓷內(nèi)襯材料可使得液壓油油管具有更好的抗腐蝕性能、耐磨損性能以及良好的力學(xué)性能和抗沖擊性能。因而，此種技術(shù)應(yīng)用于液壓油油管內(nèi)襯材料的制備將具有廣闊的市場前景和巨大的經(jīng)濟(jì)社會效益?！兑簤河陀凸芴沾蓛?nèi)襯材料的制備及性能研究》一文中以微米鋁粉和微米三氧化二鐵為主要原料，以微米二氧化硅和微米Y_Zr02為添加劑，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)制備了液壓油油管用陶瓷內(nèi)襯材料，所制備的液壓油油管陶瓷內(nèi)襯材料具有良好的韌性、斷裂強(qiáng)度、抗沖擊性等性能。但由于自蔓延反應(yīng)較為激烈，反應(yīng)過程中熱量損耗大，鋼管內(nèi)壁被熔融的厚度有限，導(dǎo)致冶金結(jié)合部分的結(jié)合強(qiáng)度有限以及存在一定的孔隙，這樣對陶瓷層的耐熱性、耐腐蝕性、耐磨性等具有一定的影響，在一些高沖擊的工況下會出現(xiàn)陶瓷涂層脫落的現(xiàn)象，從而影響油管的使用壽命以及安全系數(shù)，需要在原文的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

【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，提供一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料，由下列重量份的原料制成:純鋁粉54-56、氧化鐵紅159-162、硝酸鈷18-19、氯化鎳18-19、正硅酸乙酯37-38、無水乙醇74-76、納米Y-Zr02粉10-11.5、四硼酸鈉8.5-9.5、納米氧化鈰6_8、碳化鈦9_11、納米二氧化鈦5_7、α-氧化鋁3-4、去離子水適量、聚乙烯醇1.5-2。
[0006]根據(jù)權(quán)利要求書I所述一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料，由以下具體步驟制成:
(1)將硝酸鈷與氯化鎳混合，加入無水乙醇中，攪拌并充分溶解形成混合溶液，然后置于60°C恒溫水浴中，將正硅酸乙酯緩慢地滴加到混合溶液中，水浴加熱至80-90°C，攪拌40-50分鐘至反應(yīng)物粘度增大，形成透明溶膠，靜置于室溫條件下膠化，再將干凝膠放在干燥箱中以80-90 °C的溫度干燥10-12小時，然后在750-850 °C的條件下對干凝膠進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，保溫
1.5-2小時，冷卻至室溫后取出研磨，得到復(fù)合粉體，即磁性二氧化硅粉體；
(2)將聚乙烯醇溶于10-12倍量的去離子水中，攪拌均勻形成溶液待用;將納米氧化鈰、碳化鈦、納米二氧化鈦放入球磨機(jī)中，加入上述溶液，以300-400轉(zhuǎn)/分的速度球磨3-4小時，出料后將球磨的粉末鋪在盤中晾干，然后放入電爐中加熱到180-200 0C，保溫30-40分鐘，烘干，得到混合粉末；
(3)將步驟(2)得到的混合粉末與納米Y-Zr02粉混合，加入總量3-4倍量的去離子水，攪拌均勻后加入除純鋁粉、氧化鐵紅之外的其余剩余成分，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，形成漿料，最后將漿料噴霧干燥，形成納米摻雜混合粉；
(4)將鋁粉、氧化鐵紅與步驟(I)得到的磁性二氧化硅粉體、步驟(3)得到的納米摻雜混合粉混合均勻，放入球磨機(jī)中，混合球磨2-3小時，取出后將其裝入管材中，并將其固定在離心機(jī)上，供氣點火，點火同時通入氧氣，供氧持續(xù)4-5分鐘，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)在管材內(nèi)壁形成陶瓷內(nèi)襯。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明利用硝酸鈷、氯化鎳等成分與正硅酸乙酯進(jìn)行反應(yīng)，生成包覆鈷、鎳的二氧化硅材料，作為添加劑添加到以鋁粉、氧化鐵紅為主體的反應(yīng)中，使得二氧化硅具有磁性，易與管材進(jìn)行結(jié)合，通過反應(yīng)進(jìn)一步提高與管壁的結(jié)合強(qiáng)度;添加四硼酸鈉，改善了內(nèi)表面光潔度，同時孔隙率顯著降低；添加適量的納米Y_Zr02粉，在反應(yīng)過程中會彌散在生成物三氧化二鋁中，不僅可以提高陶瓷內(nèi)襯材料的斷裂韌性值和抗沖擊性能，同時可大幅提高陶瓷內(nèi)襯的耐磨性能。
[0008]本發(fā)明成分配比科學(xué)合理，添加納米氧化鈰、納米二氧化鈦等納米級成分，通過混合改性，能夠細(xì)化晶粒，提高粉體的均勻性，從而進(jìn)一步提高涂層與管材的結(jié)合強(qiáng)度;本發(fā)明制成的陶瓷層致密，表面光滑，無裂紋，制成的液壓鋼管的壓剪強(qiáng)度和壓潰強(qiáng)度得到顯著提尚O
【具體實施方式】
[0009]—種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:純鋁粉54、氧化鐵紅159、硝酸鈷18、氯化鎳18、正硅酸乙酯37、無水乙醇74、納米YZr02粉10、四硼酸鈉8.5、納米氧化鋪6、碳化鈦9、納米二氧化鈦5、α氧化鋁3、去離子水適量、聚乙烯醇1.5。
[0010]根據(jù)權(quán)利要求書I所述一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料，由以下具體步驟制成:
(I)將硝酸鈷與氯化鎳混合，加入無水乙醇中，攪拌并充分溶解形成混合溶液，然后置于60°C恒溫水浴中，將正硅酸乙酯緩慢地滴加到混合溶液中，水浴加熱至80°C，攪拌40分鐘至反應(yīng)物粘度增大，形成透明溶膠，靜置于室溫條件下膠化，再將干凝膠放在干燥箱中以80°C的溫度干燥10小時，然后在750°C的條件下對干凝膠進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，保溫1.5小時，冷卻至室溫后取出研磨，得到復(fù)合粉體，即磁性二氧化硅粉體；
(2)將聚乙烯醇溶于10倍量的去離子水中，攪拌均勻形成溶液待用;將納米氧化鈰、碳化鈦、納米二氧化鈦放入球磨機(jī)中，加入上述溶液，以300轉(zhuǎn)/分的速度球磨3小時，出料后將球磨的粉末鋪在盤中晾干，然后放入電爐中加熱到180 0C，保溫30分鐘，烘干，得到混合粉末；
(3)將步驟(2)得到的混合粉末與納米YZr02粉混合，加入總量3倍量的去離子水，攪拌均勻后加入除純鋁粉、氧化鐵紅之外的其余剩余成分，繼續(xù)攪拌30分鐘，形成漿料，最后將漿料噴霧干燥，形成納米摻雜混合粉；
(4)將鋁粉、氧化鐵紅與步驟(I)得到的磁性二氧化硅粉體、步驟(3)得到的納米摻雜混合粉混合均勻，放入球磨機(jī)中，混合球磨2小時，取出后將其裝入管材中，并將其固定在離心機(jī)上，供氣點火，點火同時通入氧氣，供氧持續(xù)4分鐘，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)在管材內(nèi)壁形成陶瓷內(nèi)襯。
[0011] 本發(fā)明材料經(jīng)過測試，硬度值為1305HV，孔隙率為3.9%，斷裂韌性值為5.41 MPa-
m1/2。
【主權(quán)項】
1.一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:純鋁粉54-56、氧化鐵紅159-162、硝酸鈷18-19、氯化鎳18-19、正硅酸乙酯37-38、無水乙醇74-76、納米Y-Zr02粉10-11.5、四硼酸鈉8.5-9.5、納米氧化鈰6_8、碳化鈦9_11、納米二氧化鈦5-7、α-氧化招3-4、去離子水適量、聚乙稀醇1.5-2。2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述一種液壓油管用添加納米成分的陶瓷內(nèi)襯材料，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將硝酸鈷與氯化鎳混合，加入無水乙醇中，攪拌并充分溶解形成混合溶液，然后置于60°C恒溫水浴中，將正硅酸乙酯緩慢地滴加到混合溶液中，水浴加熱至80-90°C，攪拌40-50分鐘至反應(yīng)物粘度增大，形成透明溶膠，靜置于室溫條件下膠化，再將干凝膠放在干燥箱中以80-90 °C的溫度干燥10-12小時，然后在750-850 °C的條件下對干凝膠進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，保溫1.5-2小時，冷卻至室溫后取出研磨，得到復(fù)合粉體，即磁性二氧化硅粉體； (2)將聚乙烯醇溶于10-12倍量的去離子水中，攪拌均勻形成溶液待用;將納米氧化鈰、碳化鈦、納米二氧化鈦放入球磨機(jī)中，加入上述溶液，以300-400轉(zhuǎn)/分的速度球磨3-4小時，出料后將球磨的粉末鋪在盤中晾干，然后放入電爐中加熱到180-200 0C，保溫30-40分鐘，烘干，得到混合粉末； (3)將步驟(2)得到的混合粉末與納米Y-Zr02粉混合，加入總量3-4倍量的去離子水，攪拌均勻后加入除純鋁粉、氧化鐵紅之外的其余剩余成分，繼續(xù)攪拌30-40分鐘，形成漿料，最后將漿料噴霧干燥，形成納米摻雜混合粉； (4)將鋁粉、氧化鐵紅與步驟(I)得到的磁性二氧化硅粉體、步驟(3)得到的納米摻雜混合粉混合均勻，放入球磨機(jī)中，混合球磨2-3小時，取出后將其裝入管材中，并將其固定在離心機(jī)上，供氣點火，點火同時通入氧氣，供氧持續(xù)4-5分鐘，采用離心自蔓延高溫合成技術(shù)在管材內(nèi)壁形成陶瓷內(nèi)襯。
【文檔編號】C04B35/622GK105985108SQ201511012919
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】高恒東
【申請人】蕪湖市創(chuàng)源新材料有限公司