本發明屬于耐磨材料制備領域，具體涉及一種圓錐破碎機的化學法活化處理ZTA顆粒增強鋼鐵基復合破碎壁的制備方法。

背景技術：

圓錐破碎機適用于冶金、建筑、筑路、化學及硅酸鹽行業中原料的破碎，根據破碎原理的不同和產品顆粒大小不同，又分為很多型號。圓錐破碎機破碎比大、效率高、能耗低，產品粒度均勻，適合中碎和細碎各種礦石，巖石。圓錐破碎機工作時，電動機的旋轉通過皮帶輪或聯軸器、圓錐破碎機傳動軸和圓錐破碎機圓錐部在偏心套的迫動下繞一個固定點作旋擺運動。從而使破碎圓錐的破碎壁時而靠近又時而離開固裝在調整套上的軋臼壁表面，使礦石在破碎腔內不斷受到沖擊，擠壓和彎曲作用而實現礦石的破碎。因此，破碎壁是圓錐破碎機的主要受力部件，為了提高破碎機的使用壽命，就必須要提高破碎壁的耐磨損性能。

陶瓷顆粒增強金屬基復合材料既具備基體金屬良好的塑性和沖擊韌性、易成型等優點，同時又具備陶瓷顆粒的高強度、高硬度和高耐磨性。當復合材料受到外界的磨損，初始時復合層中基體相和增強相同時起作用，隨著磨損時間的延長，基體相逐漸磨掉，增強相則單獨凸出進一步保護基體，提高了材料的整體抗磨損性能。

制備陶瓷顆粒增強金屬基復合材料的增強顆粒選擇ZTA陶瓷顆粒，ZTA陶瓷顆粒具有其他顆粒無法比擬的許多優勢：首先，ZTA相對于其他的增強顆粒價格適中，性價比高；其次，ZTA陶瓷的熱膨脹系數更接近于鋼鐵材料的熱膨脹系數，ZTA陶瓷顆粒作為增強相可以與鐵基制得具有良好熱匹配性的復合材料。另外，ZTA復相陶瓷可以通過控制Al2O3和ZrO2的成分比，改變其力學性能和熱力學性能參數，從而可以和不同的基體相制備復合材料，大大擴展了ZTA復相陶瓷的應用范圍。

但是，ZTA顆粒與鐵基之間結合性較差，通過鑄滲法制備的復合材料中ZTA陶瓷顆粒和鐵基的結合為機械結合，使得ZTA陶瓷顆粒無法起到增強的作用。

技術實現要素：

發明的目的在于克服以上技術問題，提出一種化學法活化處理ZTA顆粒增強鋼鐵基復合破碎壁的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于化學法活化處理的ZTA顆粒增強鋼鐵基復合破碎壁的制備方法，包括以下步驟：

1)將活性元素鈦與無機鹽混合，加入ZTA顆粒攪拌均勻進行高溫鹽浴鍍，高溫鹽浴溫度為710-800℃，保溫15-75min，得到均勻鈦鍍層；

2)將已鍍鈦的ZTA顆粒置入化學鍍鎳液中，使用磁力攪拌器攪拌并加熱保溫2-6小時，在鈦鍍層外周形成鎳層；

3)將鍍覆后的ZTA顆粒燒結，自室溫以10-15℃/min的升溫速度升溫至1200℃，然后以5-8℃/min的升溫速度升溫至1400℃燒結，隨爐冷卻，ZTA顆粒相互連接成孔隙狀預制體；

4)將預制體固定在鑄型的端面或工作面，然后采用鑄滲工藝澆注鋼鐵基體材料金屬液，冷卻后得到ZTA顆粒增強鋼鐵基復合破碎壁。

進一步的，步驟1)中活性元素鈦為分析純的鈦粉，鈦粉占無機鹽的質量比為10％-15％。

進一步的，鹽浴鍍時ZTA顆粒占鈦、無機鹽和ZTA顆粒總質量的質量分數為60％-80％。

進一步的，鍍鎳加熱溫度為70-90℃。

進一步的，金屬液為高錳鋼、鉻系合金鑄鐵或鎳硬鑄鐵。

進一步的，步驟3)中于1400℃燒結1小時。

進一步的，所述無機鹽為氯鹽。

進一步的，所述無機鹽為氯化鈉、氯化鈣或氯化鉀。

進一步的，復合破碎壁為圓錐破碎機破碎壁、旋回式破碎機破碎壁、環錘式破碎機破碎壁或顎式破碎機破碎壁。

相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明中引入的活性元素，鹽浴鍍鈦時鈦與ZTA陶瓷顆粒表面形成冶金結合，增強了鈦層和ZTA陶瓷顆粒之間的界面結合性，使ZTA顆粒與金屬之間結合由機械結合變為冶金結合。鹽浴鍍鈦后的ZTA陶瓷顆粒再進行化學鍍鎳，鈦鎳結合處可以生成鈦鎳合金，鎳鈦合金層在金屬基體與ZTA顆粒之間起到了一個柔性過渡層的作用，大大提高界面的結合強度。

本發明制備得到的復合破碎壁的復合層中，金屬基體分布在ZTA陶瓷顆粒的孔隙中，當破碎壁受到外界沖擊摩擦時，ZTA陶瓷顆粒對金屬基體起到一定的保護作用，從而提高了破碎壁的耐磨損性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的復合破碎壁示意圖。其中圖1(a)為復合破碎壁外磨面示意圖，圖1(b)為復合破碎壁內磨面示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1：圓錐破碎機破碎壁

1)將鈦粉與無機鹽混合，加入ZTA顆粒攪拌均勻進行高溫鹽浴鍍，高溫鹽浴溫度為750℃，保溫15min，得到均勻鍍層；其中，鈦粉占無機鹽的質量比為10％，鹽浴鍍時ZTA陶瓷顆粒所占的質量分數為80％。

2)將已鍍鈦的ZTA顆粒置入化學鍍液中，使用磁力攪拌器攪拌并加熱至70℃保溫2小時，得到鎳層；

3)將鍍覆后的ZTA顆粒燒結，自室溫以10-15℃/min的升溫速度升溫至1200℃，然后以5-8℃/min的升溫速度升溫至1400℃燒結1小時，隨爐冷卻，ZTA顆粒相互連接成孔隙狀預制體；

4)將預制體固定在砂型中，然后采用鑄滲工藝澆注鋼鐵基體材料金屬液，冷卻后得到圖1所示的ZTA顆粒增強鋼鐵基復合破碎壁(圓錐破碎機破碎壁)，化學活化處理后的ZTA陶瓷顆粒1分布在金屬基體2上。

實施例2：旋回式破碎機破碎壁

1)將鈦粉與無機鹽混合，加入ZTA顆粒攪拌均勻進行高溫鹽浴鍍，高溫鹽浴溫度為780℃，保溫30min，得到均勻鍍層；其中，鈦粉占無機鹽的質量比為15％，鹽浴鍍時ZTA陶瓷顆粒所占的質量分數為72％。

2)將已鍍鈦的ZTA顆粒置入化學鍍液中，使用磁力攪拌器攪拌并加熱至76℃保溫4小時，得到鎳層；

3)將鍍覆后的ZTA顆粒燒結，自室溫以10-15℃/min的升溫速度升溫至1200℃，然后以5-8℃/min的升溫速度升溫至1400℃燒結1小時，隨爐冷卻，ZTA顆粒相互連接成孔隙狀預制體；

4)將預制體固定在砂型中，然后采用鑄滲工藝澆注鋼鐵基體材料金屬液，冷卻后得到ZTA顆粒增強鋼鐵基復合旋回式破碎機破碎壁。

實施例3：環錘式破碎機破碎壁

1)將鈦粉與無機鹽混合，加入ZTA顆粒攪拌均勻進行高溫鹽浴鍍，高溫鹽浴溫度為710℃，保溫45min，得到均勻鍍層；其中，鈦粉占無機鹽的質量比為12％，鹽浴鍍時ZTA陶瓷顆粒所占的質量分數為68％。

2)將已鍍鈦的ZTA顆粒置入化學鍍液中，使用磁力攪拌器攪拌并加熱至85℃保溫6小時，得到鎳層；

3)將鍍覆后的ZTA顆粒燒結，自室溫以10-15℃/min的升溫速度升溫至1200℃，然后以5-8℃/min的升溫速度升至1400℃燒結1小時，隨爐冷卻，ZTA顆粒相互連接成孔隙狀預制體。

4)將預制體固定在砂型中，然后采用鑄滲工藝澆注鋼鐵基體材料金屬液，冷卻后得到TA顆粒增強鋼鐵基復合環錘式破碎機破碎壁。

實施例4：顎式破碎機破碎壁

1)將鈦粉與無機鹽混合，加入ZTA顆粒攪拌均勻進行高溫鹽浴鍍，高溫鹽浴溫度為800℃，保溫60min，得到均勻鍍層；其中，鈦粉占無機鹽的質量比為13％，鹽浴鍍時ZTA陶瓷顆粒所占的質量分數為60％。

2)將已鍍鈦的ZTA顆粒置入化學鍍液中，使用磁力攪拌器攪拌并加熱至90℃保溫8小時，得到鎳層；

3)將鍍覆后的ZTA顆粒燒結，自室溫以10-15℃/min的升溫速度升溫至1200℃，然后以5-8℃/min的升溫速度升至1400℃燒結1小時，然后隨爐冷卻，ZTA顆粒相互連接成孔隙狀預制體；

4)將預制體固定在砂型中，然后采用鑄滲工藝澆注鋼鐵基體材料金屬液，冷卻后得到TA顆粒增強鋼鐵基復合顎式破碎機破碎壁。