[發明專利]添加納米添加劑制備陶瓷內襯復合鋼管的反應物料

無效

• 申請號: 201210325390.0
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102815950A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 倪紅軍;朱昱;黃鋒;汪興興;黃明宇;李志揚;葛禹錫
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C04B35/63
• 分類號: C04B35/63
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及一種制備陶瓷內襯復合鋼管的反應物料。

背景技術

自蔓延高溫合成（Self-propagating?High-temperature?Synthesis,縮寫SHS）,也稱燃燒合成，其基本原理是利用外部提供的能量使高放熱反應體系產生局部燃燒,反應形成前沿燃燒波,在自身放出熱量的支持下,反應隨著燃燒波繼續向前推進,反應并合成具有指定成分和結構的燃燒產物。自蔓延高溫合成技術主要分為離心-SHS技術和重力分離SHS技術。離心-SHS技術由離心鑄造技術與自蔓延高溫合成技術組成，是一種在鋼管內壁涂敷陶瓷層制備復合鋼管的工藝方法。

SHS技術最早起源于前蘇聯。1967年原蘇聯科學院化學物理研究所的Borovinskaya和Merzhanov開始對燃燒合成反應進行系統研究，1975年原蘇聯的Juganson等人第一次采用鋁熱反應制得了氧化鋁陶瓷內襯復合鋼管，并于1977年2月獲得美國專利。1977年9月，1978年10月美國的Arther?J.Pignocco和Rodert.?H.?Rachik先后獲準了用離心SHS法制取陶瓷襯管的專利。除了Fe₂O₃-Al系外，他們還開發了NiO-Al和CoO-Al系，并采用Al₂O₃作為稀釋劑。1980年，日本的小田原修（Odawara）在原蘇聯和美國的基礎上進行了離心SHS陶瓷襯管的研究，于1981年發表了第一篇這方面的研究論文，1982年獲得美國專利。

我國從80年代后期才開始SHS陶瓷襯管研究工作，目前從事這方面研究工作的主要有原輕工部電光源研究所，北京科技大學，華東理工大學，武漢工業大學中俄SHS技術聯合研究中心等單位。其中北京科技大學研究的比較深入、系統。他們對SHS陶瓷復合管的組織性能、應力分布、裂紋成因、燃燒特性等進行了深入的研究。華東理工大學在SHS陶瓷內襯管的工業化生產，尤其是直徑500mm以上大直徑復合管工業化生產及靜態鋁熱融附成型制備彎管等方面研究的較多。

在鋁熱劑中摻雜添加劑可以有效改善陶瓷復合鋼管的性能。根據添加劑對SHS燃燒過程的影響，一般將其分為二類：一類為參與SHS反應，對燃燒過程具有促進作用的化學激活劑，它能夠加快燃燒過程、提高反應速率，降低陶瓷層尖晶石亞穩相含量，從而提高陶瓷層的硬度和耐磨性，如CrO₃、KNO₃、KMnO₄等；但化學激活劑的添加量需要得到控制，并最好與稀釋劑配合使用。另一類為不參與SHS反應，對燃燒過程具有抑制作用的稀釋劑，它的加入降低了燃燒溫度和蔓延速率，使反應轉化率降低，從而提高陶瓷層的致密度和耐腐蝕性，如SiO₂、CaO、NaF、鉀長石等。

夏天東等在《熱加工工藝》2000年第2期“CrO₃對陶瓷復合鋼管致密化及力學性能的影響”文中提到添加CrO₃可以有效提高復合鋼管的致密度，隨著添加量增加，復合鋼管的壓潰強度略有升高，但影響不是很明顯；李冬黎等在《機械工程材料》2001年第25卷第3期“SiO₂對陶瓷復合鋼管孔隙度和力學性能的影響”文中提到添加適量SiO₂?,?可以提高復合鋼管的剪切強度，但對其壓潰強度影響卻不明顯；郭伏安等在《湖南有色金屬學報》2002年第18卷第6期“離心自蔓延高溫合成陶瓷內襯復合鋼管的研究與應用”文中提到添加SiO₂可以增加復合管的致密度和耐腐蝕性，但降低了陶瓷層硬度。

上述自蔓延高溫合成復合管所用反應物料配方中，大多都采用單一添加劑，且添加劑粒度都為微米級顆粒，并只能提高復合鋼管的部分性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可提高復合鋼管性能的添加納米添加劑制備陶瓷內襯復合鋼管的反應物料。

本發明的技術解決方案是：

一種添加納米添加劑制備陶瓷內襯復合鋼管的反應物料，其特征是：它由鋁粉、氧化鐵粉、二氧化硅、四硼酸鈉及納米添加劑組成；所述納米添加劑為二氧化鋯、二氧化鈦或稀土。

所述的添加納米添加劑制備陶瓷內襯復合鋼管的反應物料，其特征是：由下列重量百分比的成分組成：

鋁粉：21~23%，氧化鐵粉60~66%，二氧化硅4~6%，四硼酸鈉4~6%，納米二氧化鋯1~8%；