一種閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]閥門是在流體系統(tǒng)中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置，是使配管和設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)(液體、氣體、粉末)流動或停止并能控制其流量的裝置。當(dāng)閥門通過的介質(zhì)和工況不一樣時對閥門材質(zhì)有著不同的要求，對材料的耐溫性、耐腐蝕性、強度等性能有不同的要求。閥門的工作壓力可從0.0013MPa到100MPa的超高壓，工作溫度從_270°C的超低溫到1430 °C的高溫。
[0003]閥門材料可以用粉末冶金材料制作，但是普通鐵粉末冶金材料耐熱、耐腐蝕性較差，承重性差，強度、硬度、耐沖擊性等力學(xué)性能不夠高。在鐵基粉末冶金材料中加入瓷粉等非金屬相，可以改善材料的耐熱性、耐腐蝕性，提高硬度，提高抗氧化性，提高抗蠕變性能。但是由于非金屬相和金屬相相容性差，易使成分出現(xiàn)偏析，組織均勻性差，強度不均勻，出現(xiàn)花斑，磨合性差，耐磨性差，不能承受較大的壓力，熱衰嚴(yán)重，抗裂紋性能差，抗冷熱疲勞性能差，使用壽命短。
[0004]可以通過改變原料來改善鐵基粉末冶金材料的性能，還可以通過改善非金屬相和金屬相的相容性來改善材料的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料及其制備方法，該閥門材料具有良好的耐熱性和高的強度，適用于制作高溫高壓下作業(yè)的閥門，使用壽命長。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:La0.6A1203 2_3、Μο3.8-4.2、Cu0.3-0.6、As0.1-0.2、ΗοΟ.2-0.3、納米鐵粉 2-2.6、碳氮化鈦16-19、納米鎢粉0.6-0.9、納米碳黑0.3-0.5、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4.5-5.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液60-65、潤濕助劑 2-3、鐵粉 73-76 ；
所述潤濕助劑由下列重量份的原料制成:K2ZrF6 1-2、V2052-3、納米銀0.8-1.4、TiN0.4-0.6、Mo03 3-4、納米云母粉0.6-0.9、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2 ;制備方法為:將聚乙二醇加入水中，攪拌均勻后加入納米銀，攪拌20-30分鐘，超聲分散3-4分鐘，再加入其它剩余成分，在7000-8000轉(zhuǎn)/分下攪拌10-15分鐘，超聲分散4_5分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至絕干，粉碎，過80目篩，即得。
[0007]所述閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(I)將La0.6A1203、碳氮化鈦混合，加入3_4倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至
40-500C，攪拌10-15分鐘，過濾，加入3-4倍重量份的水洗滌，重復(fù)洗滌2_3次，過濾，得到濾餅；
(2)將濾餅與潤濕助劑混合，研磨30-40分鐘，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70°C，再加入納米鐵粉，攪拌30-40分鐘，過濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過130目篩，得到粉末；
(3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至60-70°C，攪拌反應(yīng)1-2個小時，過濾，用水洗滌至中性，通入氫氣干燥，粉碎，得到粉末；
(4)將第(3)步得到的粉末與其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結(jié)、精整加工，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明閥門材料添加了 La0.6A120、碳氮化鈦、納米鎢粉，增加了材料的耐熱性；本發(fā)明制作工藝使得金屬相與非金屬相相互穿插，緊密結(jié)合，增加了非金屬相與金屬相的潤濕性和粘結(jié)性，能夠防止成分偏析，使得材料組織均勻，增加了強度和韌性；通過使用本發(fā)明的潤濕助劑，能夠增加金屬對非金屬相的潤濕性能，增加閥門的疲勞強度和韌性。本發(fā)明材料既具有高的強度，又具有優(yōu)異的耐熱性能，適用于制作高溫高壓下作業(yè)的閥門，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0009]一種閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:La0.6A1203 2.5、Mo4、Cu0.4、As0.1、Ηο0.3、納米鐵粉 2.3、碳氮化鈦 17、納米鎢粉 0.7、納米碳黑0.4、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉5、聚乙二醇0.5、2Mol/L硫酸銅溶液63、潤濕助劑2.5、鐵粉75 ；
所述潤濕助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:K2ZrF6 1.5、V2052.5、納米銀1.1、TiN0.4-0.6、Mo03 3.5、納米云母粉0.8、水9、聚乙二醇0.1 ;制備方法為:將聚乙二醇加入水中，攪拌均勻后加入納米銀，攪拌25分鐘，超聲分散3分鐘，再加入其它剩余成分，在7500轉(zhuǎn)/分下攪拌14分鐘，超聲分散5分鐘，在125°C油浴中攪拌至絕干，粉碎，過80目篩，即得。
[0010]所述閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將La0.6A1203、碳氮化鈦混合，加入3.5倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至450C，攪拌13分鐘，過濾，加入3.5倍重量份的水洗滌，重復(fù)洗滌3次，過濾，得到濾餅；
(2)將濾餅與潤濕助劑混合，研磨35分鐘，加入4.5倍重量份的水，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌13分鐘，加熱至65 °C，再加入納米鐵粉，攪拌35分鐘，過濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過130目篩，得到粉末；
(3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至65°C，攪拌反應(yīng)1.5個小時，過濾，用水洗滌至中性，通入氫氣干燥，粉碎，得到粉末；
(4)將第(3)步得到的粉末與其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結(jié)、精整加工，即得。
[0011]實驗數(shù)據(jù):
經(jīng)測試該實施例閥門材料的硬度HB為64，致密度為95.37%，空隙率9.33%，斷裂韌性為
14.8MPa.m1/2,抗壓強度為155MPa，抗彎強度為501MPa。
【主權(quán)項】
1.一種閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料，其特征在于由下列重量份的原料制成:La0.6A1203 2_3、Μο3.8-4.2、Cu0.3-0.6、As0.1-0.2、Ho0.2-0.3、納米鐵粉 2-2.6、碳氮化鈦16-19、納米鎢粉0.6-0.9、納米碳黑0.3-0.5、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4.5-5.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液60-65、潤濕助劑 2-3、鐵粉 73-76 ； 所述潤濕助劑由下列重量份的原料制成:K2ZrF6 1-2、V2052-3、納米銀0.8-1.4、TiN0.4-0.6、Mo03 3-4、納米云母粉0.6-0.9、水8-10、聚乙二醇0.1-0.2 ;制備方法為:將聚乙二醇加入水中，攪拌均勻后加入納米銀，攪拌20-30分鐘，超聲分散3-4分鐘，再加入其它剩余成分，在7000-8000轉(zhuǎn)/分下攪拌10-15分鐘，超聲分散4_5分鐘，在120_130°C油浴中攪拌至絕干，粉碎，過80目篩，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將La0.6A1203、碳氮化鈦混合，加入3_4倍重量份的1%碳酸鈉溶液中，加熱至40-500C，攪拌10-15分鐘，過濾，加入3-4倍重量份的水洗滌，重復(fù)洗滌2_3次，過濾，得到濾餅； (2)將濾餅與潤濕助劑混合，研磨30-40分鐘，加入4-5倍重量份的水，加入硅烷偶聯(lián)劑kh-550，攪拌10-15分鐘，加熱至60-70°C，再加入納米鐵粉，攪拌30-40分鐘，過濾，在氫氣氛圍下噴霧干燥，粉碎，過130目篩，得到粉末； (3)將第(2)步得到的粉末加入2Mol/L硫酸銅溶液中，加入聚乙二醇、次亞磷酸鈉，加熱至60-70°C，攪拌反應(yīng)1-2個小時，過濾，用水洗滌至中性，通入氫氣干燥，粉碎，得到粉末； (4)將第(3)步得到的粉末與其他剩余成分混合、球磨、成形、燒結(jié)、精整加工，即得。
【專利摘要】一種閥門用耐高溫高壓粉末冶金材料，由下列重量份的原料制成：LaO·6Al2O3？2-3、Mo3.8-4.2、Cu0.3-0.6、As0.1-0.2、Ho0.2-0.3、納米鐵粉2-2.6、碳氮化鈦16-19、納米鎢粉0.6-0.9、納米碳黑0.3-0.5、硅烷偶聯(lián)劑kh-550？0.3-0.4、1%碳酸鈉溶液適量、水適量、次亞磷酸鈉4.5-5.5、聚乙二醇0.4-0.6、2Mol/L硫酸銅溶液60-65、潤濕助劑2-3、鐵粉73-76；本發(fā)明閥門材料添加了LaO·6Al2O、碳氮化鈦、納米鎢粉，增加了材料的耐熱性，該材料既具有高的強度，又具有優(yōu)異的耐熱性能，適用于制作高溫高壓下作業(yè)的閥門，使用壽命長。
【IPC分類】B22F1-00
【公開號】CN104550933
【申請?zhí)枴緾N201410819233
【發(fā)明人】吳壽濤
【申請人】銅陵市經(jīng)緯流體科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日