專利名稱：一種制備金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼表面涂層技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種制備金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的方法。利用自蔓延離心法在鋼管內(nèi)表面涂覆一層金屬陶瓷的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需要大批的管道進(jìn)行運(yùn)輸，對(duì)管材要求具有一定的耐磨，耐蝕性。目前復(fù)合管材的生產(chǎn)方法不多，主要有套構(gòu)法，離心澆注，雙金屬離心澆注，復(fù)合材料焊接，SHS-離心法。其中SHS-離心法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的軋制復(fù)合、燒結(jié)復(fù)合、爆炸復(fù)合相比，具有工藝簡(jiǎn)單，能耗小等特點(diǎn)。SHS-離心法根據(jù)需要可進(jìn)行陶瓷-鋼管，不銹鋼-鋼管等復(fù)合管材的制造生產(chǎn)。自蔓延離心法已經(jīng)應(yīng)用于陶瓷內(nèi)襯鋼管的制造(例如日本專利J58047550，中國(guó)專利90107244.4)技術(shù)，自蔓延陶瓷內(nèi)襯鋼管具有優(yōu)良的耐磨性，但陶瓷表面存在微裂紋，耐蝕性較差。另外由于陶瓷相的硬度大，韌性差，在后續(xù)加工，管道連接方面存在問(wèn)題。
中國(guó)專利94104459.9提供了一種利用SHS-離心法生產(chǎn)耐蝕耐熱鋼內(nèi)襯復(fù)合鋼管的方法，主要應(yīng)用于耐蝕方面的應(yīng)用。
金屬陶瓷由金屬粘結(jié)相和陶瓷相組成。常用的金屬陶瓷以難熔金屬化合物(WC、TiC、Cr2C3等)為基體，以鐵族金屬(Co、Fe、Ni)做粘結(jié)相。金屬陶瓷既保持有陶瓷的高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學(xué)穩(wěn)定性好等特性，又有較好的金屬韌性和可塑性，具有良好的可加工性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的方法，利用SHS-離心法生產(chǎn)內(nèi)襯金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管，擴(kuò)大了復(fù)合鋼管的種類。
本發(fā)明的內(nèi)容將氧化鐵粉，鋁粉，三氧化鎢粉，石墨粉按下列反應(yīng)式的配比混和，其中x根據(jù)生成要求可調(diào)，x的范圍在0.5～3，
反應(yīng)的高溫使生成的氧化鋁，鐵呈熔融狀態(tài)，鎢，碳融解于液態(tài)鐵中。在離心力作用下氧化鋁分布在鋼管內(nèi)表面，比重大的鐵與母管形成冶金結(jié)合，隨著溫度降低，鎢與碳相結(jié)合，生成鎢的碳化物，在鐵液中大量析出，分布在金屬層內(nèi)，同時(shí)鐵液與母管形成冶金結(jié)合。冷卻后，去除表面的氧化物渣層，即可得到金屬陶瓷內(nèi)襯鋼管。
制造金屬陶瓷內(nèi)襯鋼管的關(guān)鍵在于金屬陶瓷層與母管的完全冶金結(jié)合。本發(fā)明的思路是提高燃燒溫度和高溫停留時(shí)間，促進(jìn)金屬陶瓷層與鋼管的冶金結(jié)合。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明如下1、Fe2O3(或NiO)和Al粉是生成粘結(jié)相的反應(yīng)物料，F(xiàn)e2O3(或NiO)和Al粉的配比按反應(yīng)式(或)配比。
2、用二氧化鈦粉末代替三氧化鎢粉末，按下列反應(yīng)式比例混和，x的范圍在0.1～0.273、反應(yīng)物料預(yù)熱100～400℃，可提高反應(yīng)溫度和在高溫停留的時(shí)間。
4、控制反應(yīng)過(guò)程中原料的離心加速度在500～5000m/s2。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以制備不同體系的金屬陶瓷內(nèi)襯鋼管，成份可調(diào)，工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。
實(shí)施例1Fe2O3粉320g，Al粉108g混合均勻，作為生成粘結(jié)相的原料粉。WO3粉464g，Al粉54g，石墨粉24g混合均勻，作為生成硬質(zhì)陶瓷相的原料粉。將上述粉末混合均勻，預(yù)熱100℃，裝入母管中。母管為Ф74mm，壁厚4mm，長(zhǎng)200mm的碳鋼管。鋼管裝卡在離心機(jī)上，開(kāi)動(dòng)離心機(jī)，轉(zhuǎn)速1110轉(zhuǎn)/分(反應(yīng)原料的離心加速度為500m/s2)，用鎢絲點(diǎn)燃物料，在離心力下發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出巨大的熱量，冷卻后去處表面的氧化鋁層，獲得以鐵為粘結(jié)相，以鎢的碳化物為硬質(zhì)相的金屬陶瓷內(nèi)襯鋼管。
實(shí)施例2NiO粉333g，Al粉81g，混合均勻，作為生成粘結(jié)相的原料粉。TiC粉50g，作為硬質(zhì)陶瓷相的原料粉。將上述原料粉混合均勻，預(yù)熱100℃，轉(zhuǎn)速3600轉(zhuǎn)/分(反應(yīng)原料的離心加速度為4975m/s2)。其余步驟同例1，可制成以TiC為硬質(zhì)相，以Ni為粘結(jié)相的金屬陶瓷內(nèi)襯鋼管。
實(shí)施例3Fe2O3粉320g，Al粉108g混合均勻，作為生成粘結(jié)相的原料粉。TiO2160g，Al粉144g，石墨粉24g作為生成硬質(zhì)陶瓷相的原料粉。將上述原料粉混合均勻，預(yù)熱350℃，轉(zhuǎn)速2700轉(zhuǎn)/分(反應(yīng)原料的離心加速度為2934m/s2)，其余步驟同例1，可制成以TiC為硬質(zhì)相，以Fe為粘結(jié)相的金屬陶瓷內(nèi)襯鋼管。
權(quán)利要求
1.一種制備金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的方法，其特征在于將氧化鐵粉，鋁粉，三氧化鎢粉，石墨粉按反應(yīng)式的配比混和，其中，x的范圍在0.5～3，反應(yīng)的高溫使生成的氧化鋁，鐵呈熔融狀態(tài)，鎢，碳融解于液態(tài)鐵中；在離心力作用下氧化鋁分布在鋼管內(nèi)表面，比重大的鐵與母管形成冶金結(jié)合，隨著溫度降低，鎢與碳相結(jié)合，生成鎢的碳化物，在鐵液中大量析出，分布在金屬層內(nèi)，同時(shí)鐵液與母管形成冶金結(jié)合；冷卻后，去除表面的氧化物渣層，得到金屬陶瓷內(nèi)襯鋼管。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于控制反應(yīng)過(guò)程中原料的離心加速度在500～5000m/s2。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用二氧化鈦粉末代替三氧化鎢粉末，按反應(yīng)式比例混和，其中，x的范圍在0.1～0.27。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)物料預(yù)熱100～400℃，可提高反應(yīng)溫度和在高溫停留的時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的方法，屬于鋼表面涂層技術(shù)領(lǐng)域。將氧化鐵粉，鋁粉，三氧化鎢粉，石墨粉按Fe
文檔編號(hào)B22D19/08GK1772710SQ20051008680
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者郭志猛, 高峰, 林濤 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)