一種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種氮化鋁鈦?二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環，其是由下述重量份的原料制得：氧化鋁80?90，Zr70Ni30鋯鎳合金粉10?15，氮化鋁鈦3?5，二硫化鉬2?4，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，鈦酸酯偶聯劑TMC?201 0.15?0.25，氫氧化鈉6?8，聚山梨酯?80 0.05?0.1，環氧大豆油0.3?0.5。本發明的金屬陶瓷密封環不僅耐腐蝕性能好，而且抗沖擊、抗裂性能得到改善，具有良好的穩定性以及耐用性，使用壽命長，并且具有高硬度、高耐磨性能和潤滑性能，耐磨蝕效果好。
【專利說明】
一種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及金屬陶瓷密封環材料技術領域，尤其涉及一種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環及其制備方法。
【背景技術】
[0002]潛水栗是深井提水的重要設備，將地下水提取到地表，在我國廣泛應用于農田灌溉、生活用水、礦山工業、海水提升、輪船調載、噴泉景觀、溫泉洗浴等領域。在實際使用過程中，由于輸送介質的腐蝕、摩擦等原因，常常存在密封環磨損嚴重的問題。密封環的作用是防止水栗葉輪和栗殼之間發生磨蝕，改善水栗進口處的水流狀態，提高水栗效率，增強栗的運轉可靠性。一旦密封環磨損嚴重，將引起葉輪與密封環配合間隙增大，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行效率下降產生嚴重的負面影響。因此潛水栗對密封環的材質有較高的要求。
[0003]通常潛水栗的密封環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，嚴重影響了水栗質量。金屬陶瓷密封環與金屬密封環相比，具有硬度高、耐磨性好、耐腐蝕等優點。200511160458.7公開了一種高純度氧化鋁密封環，具有密度高、耐磨損的優點，且能適應惡劣環境下的腐蝕，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的韌性較差，抗沖擊性能低，容易發生開裂，影響其耐用性和使用壽命。

【發明內容】

[0004]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種高韌性、高塑性、抗開裂、耐用性能好的氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環及其制備方法。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環，其是由下述重量份的原料制得:
氧化鋁80-90，Zr70Ni30鋯鎳合金粉10-15，氮化鋁鈦3-5，二硫化鉬2-4，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，鈦酸酯偶聯劑TMC-201 0.15-
0.25，氫氧化鈉6-8，聚山梨酯-80 0.05-0.1，環氧大豆油0.3-0.5。
[0006]—種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環的制備方法，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釜，將反應釜于150-200 °C條件下水熱反應10-15h，冷卻后將pH調至中性，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、Zr70Ni30鋯鎳合金粉、氮化鋁鈦和二硫化鉬按固液重量比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攪拌均勻，用球磨機球磨4-6h后先通過噴霧干燥塔于進口溫度260-280°C、出口溫度100-120°C條件下噴霧干燥，再于200-300 °C保溫0.5-lh,然后于氮氣氣氛下600-700 °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氣氛的燒結爐中1550-1650°C燒結2-4h，即得氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環。
[0007]本發明的優點是:
本發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、Zr70Ni30鋯鎳合金粉、氮化鋁鈦和二硫化鉬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-二氧化硅復合包覆層，有效改善了材料的致密性、粘結性能和韌性，再通過原料的選擇與復配，使制得的金屬陶瓷密封環不僅耐腐蝕性能好，而且抗沖擊、抗裂性能得到改善，具有良好的穩定性以及耐用性，使用壽命長，并且具有高硬度、高耐磨性能和潤滑性能，耐磨蝕效果好。
【具體實施方式】
[0008]一種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環，由下列重量(kg)的組分原料制備而成:
氧化鋁80，2”0附30鋯鎳合金粉10，氮化鋁鈦3，二硫化鉬2，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，鈦酸酯偶聯劑TMC-201 0.15，氫氧化鈉6，聚山梨酯-80
0.05，環氧大豆油0.3。
[0009]—種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環的制備方法，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釜，將反應釜于150°C條件下水熱反應10h，冷卻后將pH調至中性，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、Zr70Ni30鋯鎳合金粉、氮化鋁鈦和二硫化鉬按固液重量比1:1與無水乙醇混合后加入鈦酸酯偶聯劑攪拌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攪拌均勻，用球磨機球磨4-6h后先通過噴霧干燥塔于進口溫度260 °C、出口溫度100 °(:條件下噴霧干燥，再于200 °C保溫0.5h，然后于氮氣氣氛下600°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氣氛的燒結爐中1550 °C燒結2h，即得氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環。
[0010]上述制得的密封環性能測試結果如下:
硬度:92.5HRA;抗彎強度:714MPa;斷裂韌性:10.35MPa.m1/20
【主權項】
1.一種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得: 氧化鋁80-90，Zr70Ni30鋯鎳合金粉10-15，氮化鋁鈦3_5，二硫化鉬2_4，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，鈦酸酯偶聯劑TMC-201 0.15-0.25，氫氧化鈉6-8，聚山梨酯-80 0.05-0.1，環氧大豆油0.3-0.5。2.根據權利要求1所述的一種氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環的制備方法，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釜，將反應釜于150-200 °C條件下水熱反應10-15h，冷卻后將pH調至中性，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、Zr70Ni30鋯鎳合金粉、氮化鋁鈦和二硫化鉬按固液重量比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攪拌均勻，用球磨機球磨4-6h后先通過噴霧干燥塔于進口溫度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,然后于氮氣氣氛下600-700 °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氣氛的燒結爐中1550-1650°C燒結2-4h，即得氮化鋁鈦-二硫化鉬改性金屬陶瓷密封環。
【文檔編號】C22C1/05GK106011583SQ201610473253
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】韋偉, 曹波, 張普雷
【申請人】合肥巍華智能停車設備有限公司