阅读说明：本技术 一种陶瓷预制体及其制备方法、陶瓷耐磨结构及耐磨件 (Ceramic preform and preparation method thereof, ceramic wear-resistant structure and wear-resistant part ) 是由 李伶 屈忠宝 陈学江 王再义 王营营 刘时浩 吕佳琪 徐丹丹 巩晓霖 于 2019-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种陶瓷预制体及其制备方法、陶瓷耐磨结构及耐磨件。通过将基于光固化3D打印工艺制备的陶瓷素坯烧结、镀镍处理制得陶瓷预制体,所得陶瓷预制体为泡沫结构的半球体或球体,该半球形或球形结构的设置,使陶瓷预制体在受到外力作用时,基体能够给予外表面最大的支撑作用,且由于经镀镍处理,所以预制体对浇铸金属熔液具有较好的浸润性,便于浇铸过程中金属熔液渗入陶瓷预制体的空腔内部与预制体复合成为一体起到支撑作用,提高整体的耐磨韧性,且结合牢固,不易破损、剥落。根据耐磨件不同部位受到磨损的程度和强度不同,配置陶瓷预制体或陶瓷耐磨结构,满足耐磨件特殊部位的耐磨需求,提高整体的耐磨韧性,延长寿命,降低其维护周期。(The invention relates to a ceramic preform, a preparation method thereof, a ceramic wear-resistant structure and a wear-resistant part. The ceramic biscuit prepared based on the photocuring 3D printing process is sintered and is subjected to nickel plating treatment to prepare a ceramic prefabricated body, the obtained ceramic prefabricated body is a hemisphere or a sphere of a foam structure, the hemisphere or the sphere is arranged, so that when the ceramic prefabricated body is subjected to external force, the base body can provide the largest supporting effect for the outer surface, and the ceramic prefabricated body has better wettability to cast molten metal due to the nickel plating treatment, the molten metal is convenient to permeate into the cavity of the ceramic prefabricated body in the casting process and is compounded with the prefabricated body into a whole to play a supporting role, the whole wear-resisting toughness is improved, and the ceramic prefabricated body is firm in combination, and is not easy to damage and peel off. According to different degrees and different strengths of abrasion on different parts of the abrasion-resistant part, a ceramic prefabricated body or a ceramic abrasion-resistant structure is configured, the abrasion-resistant requirement on the special part of the abrasion-resistant part is met, the integral abrasion-resistant toughness is improved, the service life is prolonged, and the maintenance period is shortened.)

一种陶瓷预制体及其制备方法、陶瓷耐磨结构及耐磨件

技术领域

本发明属于复合耐磨材料领域,具体涉及一种陶瓷预制体及其制备方法、陶瓷耐磨结构及耐磨件。

背景技术

金属陶瓷复合材料是将陶瓷的高硬度、高耐磨性和金属的高韧性相结合制备的一类复合材料，在水泥、煤电或矿石等耐磨领域上具有很大的应用前景。传统工艺通过干压法制备陶瓷预制体，经过表面镀镍处理，置于砂型模具中浇注得到金属陶瓷复合耐磨部件，耐磨性能要优于单一金属耐磨材料。

但是在工业耐磨设备实际应用过程中，耐磨件不同部位受到磨损的程度和强度并不相同，单一的压制模具并不能制备满足特殊部位的耐磨需求。可以通过优化结构的方式，在特定部位增加陶瓷耐磨结构，提高整体耐磨部件的工作效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷预制体及其制备方法、陶瓷耐磨结构及耐磨件。

根据本发明的一个方面，提供了一种陶瓷预制体的制备方法，所述陶瓷预制体用于耐磨设备的耐磨增强体，所述方法包括以下步骤：

将可光固化3D打印陶瓷料浆基于光固化3D打印工艺制备陶瓷素坯，所述陶瓷素坯为泡沫结构的半球体或球体；

所述陶瓷素坯经烧结、镀镍处理得陶瓷预制体。

所述陶瓷素坯经烧结后所得的致密陶瓷结构，经粗化-敏化-活化后置于镀液中，在80-90℃水浴条件反应1-2h进行镀镍处理，得到最终合金化陶瓷预制体，参考专利CN101748348A介绍的镀镍方法。

其中，镀液成分为：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠20g/L，浓度为40％的氢氟酸10mL/L，氟化氢铵10g/L，氨水30mL/L；配位剂控制镀液的pH值为6.5左右。

粗化剂为氢氟酸或浓盐酸中的一种；敏化剂为氯化亚锡(SnCl₂)和盐酸混合溶液，敏化剂成分为25g/L的SnCl₂、10ml/L的HCl；活化剂为氯化钯(PdCl₂)和盐酸混合溶液，活化剂成分为0.25g/ml的PdCl₂、10ml/L的HCl。

进一步的，所述可光固化3D打印陶瓷料浆的原料，以重量份计，包括：

第一陶瓷粉体25-45份、第二陶瓷粉体6-10份、光固化树脂体系35-55份、分散剂1-10份、助剂0.1-1份，其中，第一陶瓷粉体为所述陶瓷预制体提供硬度，第二陶瓷粉体为所述陶瓷预制体提供韧性。

进一步的，第一陶瓷粉体包括Al₂O₃粉体，第二陶瓷粉体包括ZrO₂粉体，光固化树脂体系包括丙烯酸树脂、光引发剂，其中，丙烯酸树脂与光引发剂的重量比为70-95：0.2-5。第一陶瓷粉体之所以选用Al₂O₃粉体是由于氧化铝陶瓷硬度大，耐磨性极好，相当于锰钢的260多倍，特别适用于制备金属陶瓷复合耐磨材料。本次专利选用氧化铝陶瓷，成本低，制备复合材料可以极大提高金属基体耐磨性。而氧化铝陶瓷体系中之所以引入ZrO₂粉体，具体为3mol Y₂O₃-ZrO₂(YSZ)粉体，是由于氧化锆可以提高陶瓷预制体结构件的韧性，有利于延长耐磨部件使用寿命。耐磨部件在受到高强度摩擦磨损时，不仅仅需要材料具有高强度、高硬度，还要有一定的摩擦韧性，以此延长寿命，降低设备维护周期。在光固化成型过程中，通过引入少量氧化锆陶瓷，一体光固化成型制备氧化铝-氧化锆陶瓷素坯，经过烧结及镀镍处理，可得供浇铸耐磨部件的陶瓷预制体。

进一步的，所述丙烯酸树脂包括二缩丙二醇丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种；

光引发剂包括TPO光引发剂(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷)、1173光引发剂(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)、819光引发剂[双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化磷]和659光引发剂{2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮}中的一种或几种；

分散剂包括聚丙烯酸铵、磷酸三乙酯、蓖麻油、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560中的一种或几种；

助剂包括流平剂、消泡剂、稀释剂中的至少一种。

进一步的，所述的陶瓷预制体的制备方法，至少满足下述一项，

将光引发剂与光敏树脂混合均匀，然后与分散剂、助剂、第二陶瓷粉体及第一陶瓷粉体混合，混匀后置于搅拌磨或球磨机中进行均匀混合，得所述可光固化3D打印陶瓷料浆，通过光固化3D打印机成型陶瓷素坯；

所述陶瓷素坯经干燥、排胶，然后烧结得陶瓷预制体。所述陶瓷素坯，在60-80℃烘箱中烘干，在300-900℃排胶，排胶时间为48-72h，在1500-1680℃下烧结，烧结时间为2-3h。

根据本发明的另一个方面，提供了一种根据上述任一方法所得的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体。

根据本发明的另一个方面，提供了一种陶瓷耐磨结构，包括根据上述所述方法所得的陶瓷预制体及第一金属基体，陶瓷预制体及第一金属基体通过浇铸第一金属熔液的方式复合在一起形成三维两相互通一体式结构。

根据本发明的另一个方面，提供了一种耐磨件，包括分布在所述耐磨件内的所述的陶瓷预制体或所述的陶瓷耐磨结构，所述的陶瓷预制体或所述的陶瓷耐磨结构在所述耐磨件内的分布位置及排布方式根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量进行配置，所述的陶瓷预制体或陶瓷耐磨结构与所述耐磨件通过浇铸第二金属熔液的方式复合在一起形成三维两相互通一体式结构。

进一步的，所述的耐磨件，为应用于水泥立磨的耐磨件，具体为水泥立磨磨盘或磨辊部件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明示例的陶瓷预制体的制备方法，通过将基于光固化3D打印工艺制备的陶瓷素坯烧结、镀镍处理制得陶瓷预制体，所述陶瓷素坯为泡沫结构的半球体或球体，所得陶瓷预制体也为相应的泡沫结构的半球体或球体，该半球形或球形结构的设置，使陶瓷预制体在受到外力作用时，基体能够给予外表面最大的支撑作用，且由于经镀镍处理，所以预制体对浇铸金属熔液具有较好的浸润性，便于浇铸过程中金属熔液极易渗入陶瓷预制体的空腔内部与预制体复合成为一体起到支撑作用，提高整体的耐磨韧性，且结合牢固，不易破损或剥落。

2、本发明示例的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，将所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体，能在受到外力作用时，能够给予外表面最大的支撑作用，提高耐磨材料的耐磨强度。

3、本发明示例的陶瓷耐磨结构，陶瓷预制体为泡沫结构的半球体或球体，其与第一金属基体通过浇铸第一金属熔液的方式复合在一起，形成三维两相互通一体式结构，耐磨性强。

4、本发明示例的耐磨件，所述的陶瓷预制体或所述的陶瓷耐磨结构分布在所述耐磨件内，由于所述的陶瓷预制体或所述的陶瓷耐磨结构均为泡沫结构的半球体或球体，在受到外力作用时，基体能够给予外表面最大的支撑作用，耐磨性好，故将其与金属熔液通过浇铸复合在一起形成三维两相互通一体式结构的耐磨件，所述的陶瓷预制体或所述的陶瓷耐磨结构在所述耐磨件内的分布位置及排布方式根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量进行配置，可在工业耐磨设备实际应用过程中，根据耐磨件不同部位受到磨损的程度和强度不同，配置所述的陶瓷预制体或所述的陶瓷耐磨结构，满足耐磨件特殊部位的耐磨需求，提高耐磨件整体的耐磨韧性，延长寿命，降低其维护周期，提高整体耐磨部件的工作效率，值得推广。

附图说明

附图1为实施例一泡沫结构半球体陶瓷预制体的示意图；

附图2为实施例一水泥立磨磨辊的示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例的陶瓷预制体的制备过程为：

S1、在暗室中将一定量光引发剂TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷)加入到二缩丙二醇丙烯酸酯中，其中，丙烯酸树脂与光引发剂的重量比为70：0.2，充分搅拌约20-30min使光引发剂完全溶解，得到均一稳定的光固化树脂体系；

S2、将9重量份分散剂聚丙烯酸铵、1重量份助剂(流平剂、消泡剂和阻聚剂重量比为1:1:1)、10重量份氧化锆粉体及25重量份氧化铝粉体与55重量份均一稳定的光固化树脂体系混合，混匀后置于搅拌磨或球磨机中进行均匀混合，得到具有高固相含量、低粘度的可光固化3D打印陶瓷料浆，其中，其中Al₂O₃粉体为99％α-Al₂O₃，粒径分布为0.2-6μm；ZrO₂粉体为3mol Y₂O₃-ZrO₂(YSZ)粉体，粒径分布为0.4-4μm；

S3、通过cad软件设计所需的泡沫结构半球体或泡沫结构球体，优选，泡沫结构半球体即具有空腔结构的半球结构，将其转化为.stl等可打印格式后转入3D打印机中，准备打印，本专利采用是奥地利Lithoz的Cera Fab 7500光固化打印机，将陶瓷料浆倒入料槽内；

S4、开启打印机，首先对打印平台进行调平，然后设置打印参数，包括曝光能量60-80mW/cm²、曝光时间8-12s以及打印层厚50-100μm，逐层打印得陶瓷素坯；

S5、将打印完成的素坯完整取下，用配制清洗剂进行清洗，去除表面残留料浆残渣，置于60-80℃烘箱中烘干，准备排胶烧结。陶瓷结构在300-350℃排胶72h，1500-1680℃烧结2-3h，得到致密陶瓷结构；

S6、将所述致密陶瓷结构进行粗化-敏化-活化的步骤后，用传统镀镍工艺进行处理，使表面和内部空隙均匀粘覆一层镍金属，得到可用于浇铸制备大型耐磨部件的陶瓷预制体。

所得的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体。

将上述所述方法所得的陶瓷预制体浇铸第一金属熔液，使陶瓷预制体及第一金属基体复合在一起形成三维两相互通一体式结构，制得陶瓷耐磨结构，所述第一金属为高锰钢。

本实施例耐磨件为水泥立磨磨辊，根据立磨材料在磨损后情况分析可知，立磨磨辊中心部位为主要工作区域，受磨损最为严重。根据磨损情况，可以选择将陶瓷耐磨结构弥散分布在立磨磨辊磨损严重的区域，对磨损严重的区域可以将陶瓷预制体经在微铸型模具中浇铸高锰钢金属熔液所得的金属陶瓷复合部件(即陶瓷耐磨结构，通过控制浇铸过程可以保证金属对陶瓷有较好的填充)置于大型铸件型腔的指定位置，一次性浇铸高锰钢金属熔液并热处理，得到含陶瓷耐磨结构的立磨磨辊。即根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量配置所述的陶瓷耐磨结构在所述耐磨件内的分布位置及排布方式。

实施例二

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例的陶瓷预制体的制备过程为：

S1、在暗室中将一定量光引发剂1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)加入到三缩丙二醇双丙烯酸酯中，其中，丙烯酸树脂与光引发剂的重量比为95：5，充分搅拌约20-30min使光引发剂完全溶解，得到均一稳定的光固化树脂体系；

S2、将10重量份分散剂磷酸三乙酯、1重量份助剂(流平剂、消泡剂和阻聚剂重量比为1:1:2)、9重量份氧化锆粉体及45重量份氧化铝粉体与35重量份均一稳定的光固化树脂体系混合，混匀后置于搅拌磨或球磨机中进行均匀混合，得到具有高固相含量、低粘度的可光固化3D打印陶瓷料浆，其中，其中Al₂O₃粉体为99％α-Al₂O₃，粒径分布为0.2-6μm；ZrO₂粉体为3mol Y₂O₃-ZrO₂(YSZ)粉体，粒径分布为0.4-4μm；

S3、通过cad软件设计所需的泡沫结构半球体或泡沫结构球体，优选，泡沫结构半球体即具有空腔结构的半球结构，将其转化为.stl等可打印格式后转入3D打印机中，准备打印，本专利采用是奥地利Lithoz的Cera Fab 7500光固化打印机，将陶瓷料浆倒入料槽内；

S4、开启打印机，首先对打印平台进行调平，然后设置打印参数，包括曝光能量、曝光时间以及打印层厚，逐层打印得陶瓷素坯；

S5、将打印完成的素坯完整取下，用配制清洗剂进行清洗，去除表面残留料浆残渣，置于60-80℃烘箱中烘干，准备排胶烧结。陶瓷结构在850-900℃排胶48h，1500℃烧结2-3h，得到致密陶瓷结构；

S6、将所述致密陶瓷结构进行粗化-敏化-活化的步骤后，用传统镀镍工艺进行处理，使表面和内部空隙均匀粘覆一层镍金属，得到可用于浇铸制备大型耐磨部件的陶瓷预制体。

所得的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体。

将上述所述方法所得的陶瓷预制体浇铸第一金属熔液，使陶瓷预制体及第一金属基体复合在一起形成三维两相互通一体式结构，制得陶瓷耐磨结构。所述第一金属为高铬铸铁。

本实施例耐磨件为水泥立磨磨辊，根据立磨材料在磨损后情况分析可知，立磨磨辊中心部位为主要工作区域，受磨损最为严重。根据磨损情况，可以选择将陶瓷耐磨结构弥散分布在立磨磨辊磨损严重的区域，对磨损严重的区域可以将陶瓷预制体经在微铸型模具中浇铸高铬铸铁金属熔液所得的金属陶瓷复合部件(即陶瓷耐磨结构，通过控制浇铸过程可以保证金属对陶瓷有较好的填充)置于大型铸件型腔的指定位置，一次性浇铸高铬铸铁金属熔液并热处理，得到含陶瓷耐磨结构的立磨磨辊。即根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量配置所述的陶瓷耐磨结构在所述耐磨件内的分布位置及排布方式。

实施例三

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例的陶瓷预制体的制备过程为：

S1、在暗室中将一定量光引发剂819[双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化磷]加入到双酚A环氧丙烯酸酯中，其中，丙烯酸树脂与光引发剂的重量比为80：2，充分搅拌约20-30min使光引发剂完全溶解，得到均一稳定的光固化树脂体系；

S2、将1重量份分散剂蓖麻油、0.1重量份助剂(流平剂、消泡剂和阻聚剂重量比为1:1:1)、6重量份氧化锆粉体及25重量份氧化铝粉体与35重量份均一稳定的光固化树脂体系混合，混匀后置于搅拌磨或球磨机中进行均匀混合，得到具有高固相含量、低粘度的可光固化3D打印陶瓷料浆，其中，其中Al₂O₃粉体为99％α-Al₂O₃，粒径分布为0.2-6μm；ZrO₂粉体为3mol Y₂O₃-ZrO₂(YSZ)粉体，粒径分布为0.4-4μm；

S3、通过cad软件设计所需的泡沫结构半球体或泡沫结构球体，优选，泡沫结构半球体即具有空腔结构的半球结构，将其转化为.stl等可打印格式后转入3D打印机中，准备打印，本专利采用是奥地利Lithoz的Cera Fab 7500光固化打印机，将陶瓷料浆倒入料槽内；

S4、开启打印机，首先对打印平台进行调平，然后设置打印参数，包括曝光能量、曝光时间以及打印层厚，逐层打印得陶瓷素坯；

S5、将打印完成的素坯完整取下，用配制清洗剂进行清洗，去除表面残留料浆残渣，置于60-80℃烘箱中烘干，准备排胶烧结。陶瓷结构在700℃排胶60h，1680℃烧结2h，得到致密陶瓷结构；

S6、将所述致密陶瓷结构进行粗化-敏化-活化的步骤后，用传统镀镍工艺进行处理，使表面和内部空隙均匀粘覆一层镍金属，得到可用于浇铸制备大型耐磨部件的陶瓷预制体。

所得的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体。

将上述所述方法所得的陶瓷预制体浇铸第一金属熔液，使陶瓷预制体及第一金属基体复合在一起形成三维两相互通一体式结构，制得陶瓷耐磨结构。所述第一金属为镍硬铸铁。

本实施例耐磨件为水泥立磨磨盘，根据磨损情况，可以选择将陶瓷耐磨结构弥散分布在水泥立磨磨盘磨损严重的区域，对磨损严重的区域可以将陶瓷预制体经在微铸型模具中浇铸镍硬铸铁金属熔液所得的金属陶瓷复合部件(即陶瓷耐磨结构，通过控制浇铸过程可以保证金属对陶瓷有较好的填充)置于大型铸件型腔的指定位置，一次性浇铸镍硬铸铁金属熔液并热处理，得到含陶瓷耐磨结构的水泥立磨磨盘。即根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量配置所述的陶瓷耐磨结构在所述耐磨件内的分布位置及排布方式。

实施例四

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例的陶瓷预制体的制备过程为：

S1、在暗室中将一定量光引发剂659 2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，其中，丙烯酸树脂与光引发剂的重量比为70：5，充分搅拌约20-30min使光引发剂完全溶解，得到均一稳定的光固化树脂体系；

S2、将5重量份分散剂硅烷偶联剂KH550、0.5重量份助剂(流平剂、消泡剂和阻聚剂重量比为1:2:1)、8重量份氧化锆粉体及40重量份氧化铝粉体与45重量份均一稳定的光固化树脂体系混合，混匀后置于搅拌磨或球磨机中进行均匀混合，得到具有高固相含量、低粘度的可光固化3D打印陶瓷料浆，其中，其中Al₂O₃粉体为99％α-Al₂O₃，粒径分布为0.2-6μm；ZrO₂粉体为3mol Y₂O₃-ZrO₂(YSZ)粉体，粒径分布为0.4-4μm；

S3、通过cad软件设计所需的泡沫结构半球体或泡沫结构球体，优选，泡沫结构半球体即具有空腔结构的半球结构，将其转化为.stl等可打印格式后转入3D打印机中，准备打印，本专利采用是奥地利Lithoz的Cera Fab 7500光固化打印机，将陶瓷料浆倒入料槽内；

S4、开启打印机，首先对打印平台进行调平，然后设置打印参数，包括曝光能量、曝光时间以及打印层厚，逐层打印得陶瓷素坯；

S5、将打印完成的素坯完整取下，用配制清洗剂进行清洗，去除表面残留料浆残渣，置于60-80℃烘箱中烘干，准备排胶烧结。陶瓷结构在800℃排胶60h，1500-1680℃烧结2-3h，得到致密陶瓷结构；

S6、将所述致密陶瓷结构进行粗化-敏化-活化的步骤后，用传统镀镍工艺进行处理，使表面和内部空隙均匀粘覆一层镍金属，得到可用于浇铸制备大型耐磨部件的陶瓷预制体。

所得的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体。

将上述所述方法所得的陶瓷预制体浇铸第一金属熔液，使陶瓷预制体及第一金属基体复合在一起形成三维两相互通一体式结构，制得陶瓷耐磨结构。所述第一金属为高锰钢。

本实施例耐磨件为水泥立磨磨辊，根据立磨材料在磨损后情况分析可知，立磨磨辊中心部位为主要工作区域，受磨损最为严重。根据磨损情况，可以选择将陶瓷耐磨结构弥散分布在立磨磨辊磨损严重的区域，对磨损严重的区域可以将陶瓷预制体经在微铸型模具中浇铸高锰钢金属熔液所得的金属陶瓷复合部件(即陶瓷耐磨结构，通过控制浇铸过程可以保证金属对陶瓷有较好的填充)置于大型铸件型腔的指定位置，一次性浇铸高锰钢金属熔液并热处理，得到含陶瓷耐磨结构的立磨磨辊。即根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量配置所述的陶瓷耐磨结构在所述耐磨件内的分布位置及排布方式。

实施例五

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例的陶瓷预制体的制备过程为：

S1、在暗室中将一定量光引发剂TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷)加入到二缩丙二醇丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯混合物中，其中，丙烯酸树脂与光引发剂的重量比为90：1，二缩丙二醇丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯的重量比为1:1，充分搅拌约20-30min使光引发剂完全溶解，得到均一稳定的光固化树脂体系；

S2、将6重量份分散剂硅烷偶联剂KH560、1重量份助剂(流平剂、消泡剂和阻聚剂重量比为1:1:1)、6重量份氧化锆粉体及40重量份氧化铝粉体与35重量份均一稳定的光固化树脂体系混合，混匀后置于搅拌磨或球磨机中进行均匀混合，得到具有高固相含量、低粘度的可光固化3D打印陶瓷料浆，其中，其中Al₂O₃粉体为99％α-Al₂O₃，粒径分布为0.2-6μm；ZrO₂粉体为3mol Y₂O₃-ZrO₂(YSZ)粉体，粒径分布为0.4-4μm；

S3、通过cad软件设计所需的泡沫结构半球体或泡沫结构球体，优选，泡沫结构半球体即具有空腔结构的半球结构，将其转化为.stl等可打印格式后转入3D打印机中，准备打印，本专利采用是奥地利Lithoz的Cera Fab 7500光固化打印机，将陶瓷料浆倒入料槽内；

S4、开启打印机，首先对打印平台进行调平，然后设置打印参数，包括曝光能量、曝光时间以及打印层厚，逐层打印得陶瓷素坯；

S5、将打印完成的素坯完整取下，用配制清洗剂进行清洗，去除表面残留料浆残渣，置于60-80℃烘箱中烘干，准备排胶烧结。陶瓷结构在500℃排胶68h，1500-1680℃烧结2-3h，得到致密陶瓷结构；

S6、将所述致密陶瓷结构进行粗化-敏化-活化的步骤后，用传统镀镍工艺进行处理，使表面和内部空隙均匀粘覆一层镍金属，得到可用于浇铸制备大型耐磨部件的陶瓷预制体。

所得的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体。

将上述所述方法所得的陶瓷预制体浇铸第一金属熔液，使陶瓷预制体及第一金属基体复合在一起形成三维两相互通一体式结构，制得陶瓷耐磨结构。所述第一金属为高铬铸铁。

本实施例耐磨件为立磨磨辊，根据立磨材料在磨损后情况分析可知，立磨磨辊中心部位为主要工作区域，受磨损最为严重。根据磨损情况，可以选择将陶瓷耐磨结构弥散分布在立磨磨辊磨损严重的区域，对磨损严重的区域可以将陶瓷预制体经在微铸型模具中浇铸高铬铸铁金属熔液所得的金属陶瓷复合部件(即陶瓷耐磨结构，通过控制浇铸过程可以保证金属对陶瓷有较好的填充)置于大型铸件型腔的指定位置，一次性浇铸高铬铸铁金属熔液并热处理，得到含陶瓷耐磨结构的立磨磨辊。即根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量配置所述的陶瓷耐磨结构在所述耐磨件内的分布位置及排布方式。

实施例六

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例的陶瓷预制体的制备过程为：

S1、在暗室中将一定量光引发剂1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)加入到双酚A环氧丙烯酸酯中，其中，丙烯酸树脂与光引发剂的重量比为80：2，充分搅拌约20-30min使光引发剂完全溶解，得到均一稳定的光固化树脂体系；

S2、将8重量份分散剂硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560混合物(硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560重量比为1:1)、0.8重量份助剂(流平剂、消泡剂和阻聚剂重量比为1:1:1)、7重量份氧化锆粉体及30重量份氧化铝粉体与40重量份均一稳定的光固化树脂体系混合，混匀后置于搅拌磨或球磨机中进行均匀混合，得到具有高固相含量、低粘度的可光固化3D打印陶瓷料浆，其中，其中Al₂O₃粉体为99％α-Al₂O₃，粒径分布为0.2-6μm；ZrO₂粉体为3mol Y₂O₃-ZrO₂(YSZ)粉体，粒径分布为0.4-4μm；

S3、通过cad软件设计所需的泡沫结构半球体或泡沫结构球体，优选，泡沫结构半球体即具有空腔结构的半球结构，将其转化为.stl等可打印格式后转入3D打印机中，准备打印，本专利采用是奥地利Lithoz的Cera Fab 7500光固化打印机，将陶瓷料浆倒入料槽内；

S4、开启打印机，首先对打印平台进行调平，然后设置打印参数，包括曝光能量、曝光时间以及打印层厚，逐层打印得陶瓷素坯；

S5、将打印完成的素坯完整取下，用配制清洗剂进行清洗，去除表面残留料浆残渣，置于60-80℃烘箱中烘干，准备排胶烧结。陶瓷结构在600℃排胶50h，1600℃烧结2.5h，得到致密陶瓷结构；

S6、将所述致密陶瓷结构进行粗化-敏化-活化的步骤后，用传统镀镍工艺进行处理，使表面和内部空隙均匀粘覆一层镍金属，得到可用于浇铸制备大型耐磨部件的陶瓷预制体。

所得的陶瓷预制体，所述陶瓷预制体为基于光固化3D打印工艺制得的泡沫结构的半球体或球体，所述陶瓷预制体用作耐磨材料的耐磨增强体。

本实施例耐磨件为水泥立磨磨盘，根据磨损情况，可以选择将陶瓷耐磨结构弥散分布在水泥立磨磨盘磨损严重的区域，对磨损严重的区域可以将陶瓷预制体置于大型铸件型腔的指定位置，一次性浇铸高锰钢、金属熔液并热处理，得到含陶瓷耐磨结构的水泥立磨磨盘。即根据所述耐磨件各部位执行摩擦动作的力度及数量配置所述的陶瓷预制体在所述耐磨件内的分布位置及排布方式。

对光固化3D打印制备的氧化铝陶瓷烧结后进行硬度测试，发现洛氏硬度测定值为47-60HRC，远高于高锰钢(17-21HRC)的硬度值。硬度的大小直接决定了耐磨性能，通过将预制的氧化铝陶瓷结构嵌入金属基体中，相同工况下可以大幅延长耐磨设备的使用寿命十倍以上。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。