[發(fā)明專利]自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基氧化鉻磁性磨料制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610043103.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN105665721B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張桂香;趙玉剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/08
• 分類號(hào): B22F9/08;C09K3/14
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自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基氧化鉻磁性磨料制備方法，其特征在于：磁性磨料的硬質(zhì)磨料采用氧化鉻粉末，金屬基材料為鐵、硅、鋁、銅四種元素組成的合金；噴嘴采用上下雙層自由降落噴嘴，上層自由降落噴嘴為低壓混粉射流噴嘴，下層自由降落噴嘴為高壓氣流噴嘴；冷卻方式為水冷，通過調(diào)節(jié)冷卻水在霧化水冷室的水位高度，控制含有氧化鉻磨料金屬液滴的冷卻速度，從而形成氧化鉻磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的磁性磨料；送混粉采用了螺旋送混粉器，實(shí)現(xiàn)氧化鉻磨料流量的精確控制。本發(fā)明制備的金屬基氧化鉻磁性磨料，氧化鉻和金屬基體結(jié)合牢固，具有極高的磁力研磨性能，生產(chǎn)工藝過程程序控制，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，適于規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基氧化鉻磁性磨料制備方法，屬于復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

從材料學(xué)角度，磁性磨料是一種復(fù)合材料，即鐵基增強(qiáng)型復(fù)合材料，主要由鐵磁相和磨粒相組成。鐵磁相要求具有良好的導(dǎo)磁性和導(dǎo)電性，常用材料為純鐵粉或鐵基合金粉末。磨粒相是兼有磨削、研磨和拋光作用的一種具有較高硬度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性的粒狀物質(zhì)，常用材料有剛玉、氧化鉻、氮化硅、碳化硅等。磁性磨料的化學(xué)成分及其配比和結(jié)構(gòu)是決定磁性磨料性能的關(guān)鍵因素，這就要求鐵磁相與磨粒相之間保持緊密的結(jié)合，并且要有適當(dāng)?shù)牧６?，還需要有一種合適的制備方法。

現(xiàn)有技術(shù)中磁性磨料的制備方法有很多種，它們大體上可以分為三類：機(jī)械混合法、復(fù)合材料法、反應(yīng)鑄造法。

機(jī)械混合法是將鐵磁性粉末、磨料粉末和研磨液等按一定比例在常溫下均勻混合，直接進(jìn)行研磨加工的方法。常用一定粒度的鐵磁性粉末與磨料粉末如Al₂O₃、SiC、Cr₂O₃、TiC等混合均勻后，再加入粘合劑如油酸、聚乙烯甘醇、硅膠等制成。該種方法可以制成多種磁性磨料，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，但是在研磨期間，磨料顆粒與磁性粉末比較容易分離飛散，研磨效率低，限制了應(yīng)用范圍。

從材料學(xué)的角度看，磁性磨料是一種復(fù)合材料粉末，即鐵基顆粒增強(qiáng)型復(fù)合材料粉末。它是由兩種或兩種以上的材料通過一定的復(fù)合工藝制成的多相材料，其性能在特定方面明顯優(yōu)于原材料。隨著復(fù)合材料學(xué)的發(fā)展，磁性磨料的制備技術(shù)也得到了相應(yīng)發(fā)展,其制備工藝有許多種，主要有燒結(jié)法、粘結(jié)法、復(fù)合鍍層法等。

燒結(jié)法是目前磁性磨料制備最常用的方法。在日本，該方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。根據(jù)具體燒結(jié)條件的不同，它又分為常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、激光燒結(jié)、微波燒結(jié)等。由于磁性磨料的加工性能和使用壽命,很大程度上決取于磨粒相與鐵磁相的結(jié)合強(qiáng)度。燒結(jié)法制備的磁性磨料，在機(jī)械粉碎、篩分過程中有相當(dāng)部分的磨料相與鐵磁相分離,導(dǎo)致鐵磁相與磨粒相結(jié)合強(qiáng)度降低，耐用度下降。

粘結(jié)法根據(jù)所選用粘結(jié)劑的不同分為無機(jī)粘結(jié)和有機(jī)粘結(jié)，是將一定比例、混合均勻的鐵磁性粉末和磨料粉末用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，然后固化，再機(jī)械粉碎、篩選，制成不同粒度的磁性磨料粉末。粘結(jié)法制備的磁性磨料，由于不需要預(yù)先壓制成塊，不需要含有惰性氣體的電爐、激光機(jī)等設(shè)備，因此該方法工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，成本較低。但組織疏松，結(jié)合差，密度低，熱穩(wěn)定性差，磨粒相容易脫落，壽命較短。且當(dāng)溫度較高時(shí),粘結(jié)的磁性磨料使加工的表面成暗黑色,原有加工表面容易被污染損毀。

復(fù)合鍍層法用復(fù)合電鍍或復(fù)合化學(xué)鍍的方法，將某種磨料顆粒均勻地夾雜到金屬鍍層中，而形成的特殊鍍層即為復(fù)合鍍層。將復(fù)合鍍層工藝應(yīng)用到磁性磨料的制備技術(shù)中，經(jīng)過多年的發(fā)展，復(fù)合鍍層法己成功地應(yīng)用在不少科技領(lǐng)域中，但生產(chǎn)成本較高、批量生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)、鍍液處理不當(dāng)還會(huì)造成環(huán)境污染。

反應(yīng)鑄造法其原理是在一定條件下，通過元素與元素或元素與化合物之間的化學(xué)反應(yīng)，在肌體內(nèi)原位合成一種或幾種高強(qiáng)度的陶瓷增強(qiáng)相，在得到含有陶瓷增強(qiáng)相的合金后，再加熱熔化并在高壓下吹制成粉末。反應(yīng)鑄造法目前存在的問題是磁性磨料中陶瓷硬質(zhì)磨料的含量低且其中的硬質(zhì)磨料粒度也難于控制。