抗磨陶瓷材料都有哪些应用?

发布时间 | 2023-04-06 14:45 分类 | 粉体入门 点击量 | 1628
石墨 涂料 干燥 碳化硅 氮化硅 氮化硼 氧化锆 氧化铝
导读:陶瓷材料具有的高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化等特性,使其作为耐磨和减磨材料在实际生产中也得到了应用,如作为密封材料、喷嘴材料、磨球材料、管衬材料、模具材料、泵用材料等。

1、研磨与密封部件

陶瓷材料具有的高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化等特性,使其作为耐磨和减磨材料在实际生产中也得到了应用,如作为密封材料、喷嘴材料、磨球材料、管衬材料、模具材料、泵用材料等。

氧化铝陶瓷产品已广泛用于建筑卫生陶瓷、超细原料研磨企业、热发电厂、水泥厂、钢厂、化工、涂料、造纸、医药等行业,例如,应用于生活用水,食品制备设备中(各种泵、粉碎设备等),由于使用抗磨陶瓷部件,没有了金属磨损,进而减小了污染,提高了生活水平和食品的清洁性。工业用耐磨耐热氧化铝陶瓷阀门比钻基髙温合金材料的使用寿命提高了10〜30倍。产品从各种规格氧化铝球、氧化铝衬砖及衬片、氧化铝瓷件到高铝化工填料等多系列30多个品种。


工业用氧化铝陶瓷零件

其它,如抽油泵是油田生产的主要设备,泵套是其主要的易损件,其承受流体的冲刷、活塞往复运动的机械摩擦和原油中硫化物的腐蚀,因此使用寿命较低,仅为2-3个月。采用氧化铝陶瓷泵套后(Al2O3>98.5%,抗弯强度296.6MPa,硬度HRC85),泵套的使用寿命提高2倍以上。

石墨的烧结碳化硅陶瓷在水密封条件下运转(滑动速度9.4m/s,时间96h),由于石墨的作用,其耐磨损寿命较高,相对烧结碳化硅陶瓷的体积磨损仅为0.01。同时碳化硅陶瓷具有优良的抗液体介质腐蚀能力,所以在较恶劣的工况中,该材料是密封件的首选材料。

2、轴承

陶瓷作为轴承材料性能最佳的是氮化硅陶瓷,尤其是热压氮化硅陶瓷。根据轴承采用陶瓷的部位不同,陶瓷轴承可以分为全陶瓷轴承和混合陶瓷轴承。全陶瓷轴承指的是轴承的内、外圈和滚动体都为陶瓷材料,而混合陶瓷轴承指的是滚动体为陶瓷材料,内、外圈为钢材。


氮化硅轴承

氮化硅陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、热膨胀系数小、自润滑性好等特性,所以氮化硅陶瓷轴承在高速和高温环境中表现出了良好的使用性能。其DN值(mm为单位的轴承内径与以rpm为单位的转速的乘积)可达二百万至三百万,最高转速可达100000rpm0在高温下,钢的硬度仅能维持到300°C,而高温液体润滑剂的降解和失效均使钢轴承难以使用,但氮化硅陶瓷轴承却可以在350〜427°C的汽轮机主轴上稳定使用。

碳化硅陶瓷轴套在磁力泵上应用,只要设计得当,其使用寿命就很长。据报道,国外磁力泵碳化硅轴套使用寿命可达10年。国内通过对碳化硅轴套结构的改进,也取得了较好的使用效果。

氮化硼陶瓷作为气体动压轴承具有良好的前景。

3、衬板

电厂输送机落煤管采用16Mn钢衬板时,磨损非常严重,而且若固定螺栓磨掉后,衬板掉落到输送带上将划破输送带,造成更加严重的后果。采用氧化铝陶瓷与橡胶和钢板相互粘结起来形成复合衬板(氧化铝陶瓷在实验室磨损试验中,其耐磨性为高镒钢的266倍,高铭铸铁的171.5倍),重量轻,耐冲击性好(10kg钢球3m自由落体冲击50次没破碎),在深圳妈湾电厂实际装机运转2年后,没有崩裂和脱落,磨损量几乎测不出来,取得了良好的使用效果。

该衬板在韶关冶炼厂烧结分厂的皮带运输机料斗、挡料板、混料圆筒进出料斗等处使用,运行2年多,也无明显磨损。


氧化铝陶瓷、橡胶、钢板三合一复合衬板

4、喷嘴

喷嘴是燃烧器、喷砂器等的关键部件,通过喷嘴可将煤粉或砂粒以较高速度喷射出去,而喷嘴则承受着固体粒子的冲蚀磨损作用。由于固体粒子的流动速度很高,所以喷嘴的磨损也很严重,若喷煤燃烧,其还受到温度和烟气的腐蚀,若喷射液体浆料,其会受到液体介质的腐蚀,所以喷嘴的工作条件还是较恶劣的。

Y-PZT氧化锆陶瓷喷嘴用于6m3气流磨上,使用3个月,生产Al2O3细粉近百吨,其磨耗量约为高铝质喷嘴的14%。


氧化锆陶瓷喷嘴

采用碳化硼陶瓷,因其硬度很高,所以其作为喷嘴使用时,具有较低的磨损率,约比Al2O3/(W,Ti)C陶瓷喷嘴的磨损率低4倍,相应的使用寿命比Al2O3/(W,Ti)C陶瓷喷嘴高4倍。

碳化硼陶瓷喷嘴在离心式喷雾干燥器使用,也取得了较好的使用效果,原用不锈钢喷嘴,仅能使用几十小时,而采用碳化硼喷嘴后,使用寿命可达半年,比原用的不锈钢提高了几十倍。


碳化硼陶瓷喷嘴

5、管道

在矿山,、电厂、化工及水泥等行业采用管道输送物料,有干粉输送,也有浆料输送,管道由此承受着物料的冲蚀磨损,以及料浆的腐蚀和气蚀作用,加速钢管的磨损失效,尤其是弯管,送灰弯管使用寿命最短60天,最长不过120天。为了提高钢管的使用寿命,人们开发了陶瓷-钢复合管,并在实际生产中得到了应用。

采用自蔓延方法在钢管内壁复合Al2O3陶瓷,形成陶瓷-钢复合管,在电厂输送煤粉弯管和灰粉弯管使用,其使用寿命为20号钢管的20倍以上,耐磨合金铸钢管的5倍。

该复合管在金属矿山上使用,其耐磨性比同壁厚的无缝钢管高10倍以上。在铁精矿粉的输送管路中运行3年后,无缝钢管的磨损为27mm,而陶瓷-钢复合管仅磨损0.1mm。


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