[發明專利]陶瓷管與金屬直接鑄造的三層復合管

在審

• 申請號: 201810489987.6
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108672685A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 邱洪
• 申請（專利權）人: 邱洪
• 主分類號: B22D19/08
• 分類號: B22D19/08;F16L9/14
• 代理公司: 貴陽中工知識產權代理事務所 52106
• 代理人: 劉安寧

陶瓷管與金屬直接鑄造的三層復合管，該復合管是將碳化硅粉和鋁合金粉按照質量配比各一半，加上少量的銅粉混合均勻，而后用酚醛樹脂調和成糊狀，再將糊狀粉末均勻涂在碳硅陶瓷管外壁，多次涂抹后形成一定厚度，烘干；之后將干燥后的管后放入事先預備并加溫的模具，用熔融的鋁合金熔液將管道包裹、鑄造，自然冷卻后得到碳硅陶瓷鋁合金復合管。本發明的陶瓷、金屬三層鑄造復合管加工工藝簡單、成本低廉、容易鑄造，適合工業化規模生產。該復合管抗高壓、抗撞擊、耐高溫、耐腐蝕、耐磨、熱傳導好、無毒無害、無重金屬污染、容易連接，可大規模運用于化工、冶金、醫藥、食品、機械等行業，實用前景廣闊。適用于化工合成、制藥、食品加工、涂料等行業。

技術領域

本發明涉及由不同金屬鑄造的復合制品，也涉及組合管，具體來說，涉及陶瓷管與金屬直接鑄造的三層復合管。

背景技術

陶瓷材料一般都具有硬度高、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、耐氧化等優勢特征；但是陶瓷材料也有延展性差、抗曲變能力差、熱冷膨脹后易碎裂等缺點；近年來我國陶瓷工業發展迅速，各種結構陶瓷和功能陶瓷應運而生，得到廣泛應用。但是目前還是沒有解決陶瓷的抗曲變性和延展性問題，不能像金屬一樣任意變形加工成各種形狀，陶瓷的抗碎裂、抗撞擊能力差的弱點難以克服。如果把陶瓷與金屬有效復合，彌補陶瓷的一些弱點，讓金屬的某些屬性彌補陶瓷的不足，而陶瓷的優點能充分發揮，這樣陶瓷的應用將更廣泛，優勢更突出。

碳化硅陶瓷是一種很有潛力的結構性陶瓷，由于化學性能穩定、導熱性好、熱膨脹系數小、耐高溫、耐磨性好等優點，近年來得到充分重視和應用，但碳化硅的抗形變性和韌性較差，用碳化硅做成的細小管道太長則容易斷裂，碳化硅這一特性與普通陶瓷一樣，難以直接加工或連成長管使用，使得碳化硅陶瓷在冶金、化工等領域難以大規模使用。

為此，近年來科技人員推出了一些與金屬陶瓷復合管相關的專利申請件，例如：ZL2009101041120號《金屬陶瓷復合管的制作方法》，是在金屬管內壁熔敷陶瓷層；ZL2009103029941號《金屬/陶瓷梯度復合管的制備方法》，該技術是利用流延輥壓技術制備金屬/內陶瓷梯度復合管；2009101150151號《制作內耐磨陶瓷層外金屬層且呈無間隙冶金結合狀復合管的方法及產品》，是將制成的陶瓷管置于鑄型內加熱，然后把熔化的金屬液體注入其外圍；2015105282259號《一種金屬陶瓷復合管及其制作工藝》，其管道基管內壁設有陶瓷金屬層；2017111506843號《一種耐高溫的金屬陶瓷復合鑄造模具》，其在模具鋼材料中添加陶瓷成分和粘合劑。

以上專利技術有效的利用了陶瓷的耐高溫、耐腐蝕、耐磨等優勢特性，也滿足了金屬管的抗形變和已焊接的特點，這樣的復合管在冶金行業廣泛使用，但是這樣的復合管只能是大管道才能復合，對于較小的管道難以貼入陶瓷片而難以復合；有人用熔化金屬液直接澆鑄在陶瓷管外壁形成復合管，但是陶瓷的熱膨脹系數和金屬的熱膨脹系數相差很大，這樣直接復合很難成功，如果強行復合，在熱脹冷縮情況下會導致金屬與陶瓷分離、陶瓷碎裂或金屬變形，這種復合方式只是一種假設，在實際應用中難以成功。

發明內容

本發明旨在提供陶瓷管與金屬直接鑄造的三層復合管，得到的復合管具有優良性能，可以廣泛應用于各個工業部門。

發明人經過研究和多次反復實驗，發明了在結構陶瓷管道與金屬之間加入陶瓷粉末和金屬粉末的混合體作為過渡層，而后將金屬熔液鑄造在陶瓷管外，形成陶瓷層-過渡層-金屬層三層復合管取得成功。過渡層也是緩沖層，不僅能有效地緩沖陶瓷與金屬間的壓力，更主要的能緩沖陶瓷與金屬之間的冷熱系數不均等帶來的應力，防止金屬與陶瓷分離。

發明人提供的陶瓷管與金屬直接鑄造的三層復合管，是將碳化硅粉和鋁合金粉按照質量配比各一半，加上少量的銅粉混合均勻，而后用酚醛樹脂調和成糊狀，再將糊狀粉末均勻涂在碳硅陶瓷管外壁，多次涂抹后形成一定厚度，烘干；之后將干燥后的管后放入事先預備并加溫的模具，用高溫熔融的鋁合金熔液將管道包裹、鑄造，待自然冷卻后得到碳硅陶瓷鋁合金復合管。