[發明專利]具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件及其制備方法

有效

• 申請號: 201511005296.7
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN106917918B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 張勁松;楊振明;田沖;徐興祥;金鵬;劉強
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: F16L9/14
• 分類號: F16L9/14;F16L58/14;F16L57/06;C04B38/06;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種具有碳化硅陶瓷耐磨、耐蝕襯層的管道或管件的制備方法，其特征在于：首先，將致密-泡沫一體化陶瓷襯層制備成所需要的形狀和尺寸；然后，對需要防護的表面進行毛化處理或溝槽化加工，提高高分子粘結劑與金屬的結合力；再后，將陶瓷襯層通過連接的方式固定到金屬件表面；接著，利用常壓灌注、離心灌注、真空吸注或注射成型方法將液體高分子粘結劑注入到泡沫陶瓷網孔內，經固化或硫化后，獲得致密碳化硅陶瓷層-泡沫陶瓷層/高分子雙連續相復合材料耐磨耐蝕保護層，并同時實現保護層與金屬件的牢固結合，該管道或管件由內至外由主體材料為耐磨耐蝕襯層和金屬層構成，耐磨耐蝕襯層由面層和復合層組成，面層和復合層緊密結合在一起，構成一個整體；面層為致密碳化硅陶瓷層，復合層為泡沫陶瓷層，復合層直接生長在致密碳化硅陶瓷層的背面，復合層與金屬管道或管件接觸，形成耐磨耐蝕管道或管件，制備步驟如下：

(1)將有機樹脂與陶瓷微粒、固化劑、溶劑均勻混合；

(2)將步驟(1)所得混合料配制成具有粘度和流動性的料漿；

(3)設計、加工所需形狀的模具，在模具底部鋪設0.1mm厚的塑料薄膜，把步驟(2)所述的料漿采用流延法均勻鋪設在塑料薄膜上，并充滿模具，震動排氣，得到具有設計厚度和形狀的漿態膜層；

(4)在步驟(1)所得混合料中加入溶劑，得到液態料漿，將泡沫塑料在液態料漿中重復浸泡、烘干過程，得到所需體積分數的泡沫陶瓷層；

(5)將步驟(4)所得泡沫陶瓷層裁剪為與模具適配的形狀，然后將其平鋪在步驟(3)所得漿態膜層上，漿態膜層表面具有粘性和流動性，將漿態膜層與泡沫陶瓷層粘接在一起；

(6)將漿態膜層與泡沫陶瓷層粘接后的復合體放入定型模具，加熱固化定型；

(7)對定型后樣品進行機械加工至規定尺寸，然后粘接為整體樣品的形狀；如果采用分體式結構，不用粘接；

(8)進行熱解、燒結步驟，得到成品耐磨耐蝕襯層；

(9)將金屬管道或管件表面毛化處理或進行溝槽化加工，將耐磨耐蝕襯層用高分子粘結劑粘接在金屬管道或管件表面，得到完整的耐磨耐蝕管道或管件制品。

2.按照權利要求1所述的具有碳化硅陶瓷耐磨、耐蝕襯層的管道或管件的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)按有機樹脂∶陶瓷微?！霉袒瘎?00∶(10～450)∶(1～30)的質量比例混合上述原料，球磨0.5～2.5小時后得到料粉，料粉中各物料混合均勻；

(2)取步驟(1)所得料粉，按料粉∶溶劑＝100∶(150～550)的質量比例配制液態料漿，再將泡沫塑料在料漿中充分浸泡后擠去多余料漿，之后在50℃～150℃之間風干；風干后樣品再次浸入料漿，吹去孔間多余料漿，再50℃～150℃風干；如此重復上述步驟3～10遍，得到所需要的泡沫陶瓷層；

(3)取步驟(1)所得料粉，按料粉∶溶劑＝100∶(20～50)的質量比例配制，混勻后得到漿態料漿，事先在流延模具底部鋪設0.1mm厚的聚乙烯塑料薄膜，將漿態料漿填充在模具中流延成型，震動排氣，震動頻率為15～10Hz，排氣時間10min，得到所需要的漿態膜層；

(4)將步驟(2)得到的泡沫陶瓷層裁剪為與步驟(3)所得漿態膜層同樣形狀，鋪設在漿態膜層上，兩者通過漿態膜層的粘接性實行自粘接，得到泡沫陶瓷層與漿態膜層的復合體；

(5)將(4)所得復合體及聚乙烯薄膜一起從模具中取出，放入管道或管件模具中加熱脫水、固化定型；在此步驟中，泡沫陶瓷層在外側，致密碳化硅陶瓷層在里側，操作溫度為80℃～400℃之間，脫模后得到固化定型樣品；

(6)固化定型后的樣品經機加工手段得到合適的形狀，將對應的樣件粘接為一個整體；

(7)粘接后的整體樣品經熱解、燒結的步驟得到雙陶瓷層耐磨耐蝕襯層成品；

(8)將耐磨耐蝕襯層成品與金屬件用粘接劑復合在一起，得到成品耐磨防腐耐蝕管道或管件。

3.按照權利要求2所述的具有碳化硅陶瓷耐磨、耐蝕襯層的管道或管件的制備方法，其特征在于，陶瓷微粒為碳化硅、氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氮化硼或玻璃中的一種或兩種以上的混合物，陶瓷微粒的平均直徑在20nm～2mm之間；有機樹脂為酚醛樹脂、改性的酚醛樹脂或環氧樹脂，樹脂形態為固體粉末或液體；溶劑為有機溶劑：酒精、丙酮或對甲苯磺酸，或者溶劑為無機溶劑：水。