磷酸铝铬耐磨材料的制备与研究

第 6 卷 2 0 1 5 年9 月  黑龙江科学 HEI L 0 NGJ I ANG S C I ENC E V o 1 6 S e p t e mb e r 2 01 5  磷酸铝铬 耐磨材料 的制备 与研 究 王珏 ， 刘 洪成 ， 张 晓 臣 ( 黑龙江省科学院高技术研究院， 哈尔滨 1 5 0 0 2 0 )  摘要：针对煤粉、 热力管道高温气体冲蚀及爆管问题 ， 以氧化铝、 氧化锆、 二氧化硅和磷酸铝铬溶液为主要原料， 制备了一种磷酸铝铬 耐磨材料，测试其剪切性能、磨耗量并观察其微观形貌。结果表明：磷酸盐基耐磨材料的室温剪切强度为3 6 5 MP a ，磨耗量为 O 3 0 g ， c IT I 。  关键词：磷酸铝铬溶液； 耐磨材料； 剪切强度； 磨耗量 中图分类号：T Q1 7 4 7 文献标志码：A 文章编号：1 6 7 4 8 6 4 6 ( 2 0 1 5 ) 0 9 0 0 2 8 0 2  The Pr e pa r a t i on a nd Re s e a r c h of W e a r a bl e M a t e r i a l、 i nl Chr om e Al um i num Phos pha t e So l ut i o n WANG J u e ， L I U Ho n g - c h e n g ， Z HANG Xi a o c h e n  ( I n s t i t u t e o f A d v a n c e d T e c h n o l o g y ， H e i l o n g j i ang A c a d e m y of S c i e n c e s ， H a r b i n 1 5 0 0 2 0 ， C h i n a )  Ab s t r a c t ：A k i n d o f we ara b l e ma t e r i a l wa s p r e p are d u s i n g a l u mi n u m o x i d e ， z i r c o n i u m d i o x i d e ， s i l i c o n d i o x i d e a n d c h r o me alu mi n u m p h o s p h a t e  s o l u t i o n a s t h e ma i n r a w ma t e ri al f o r the h Ji g h t e mp e r a t u r e g a s e r o s i o n and b u r s t p r o b l e m o n the p i p e l i n e o f p u l v e r i z e d c o a l and h e a t p o w e r T h e n  w e t e s t e d i t s s h e a r i n g s t r e n g t h ， a b r a s i o n l o s s a n d o b s e r v e d the mi c r o s t r u c t u r e T h e r e s u l t s s h o we d tha t i t s s h e a r s t r e n g t h at l o o m t e mp e r a t u r e w a s  3 6 5 MP a ， t h e a b r a s i o n l o s s w a s 0 3 0 g e m2 Ke y wo r d s ： C h r o me alu mi n u m p h o s p h a t e s o l u t i o n ； We ara b l e ma t e r i al； S h e a r i n g s tre n g t h ； Ab r a s i o n l o s s  普通陶瓷材料的成型工艺复杂，升温条件要求严  格 ，因此我们 以陶瓷耐磨组分为基体向其 中加入磷酸 铝铬溶液制备出磷酸铝铬耐磨材料，磷酸铝铬作为无 机胶黏剂 中的树脂 ，使磷酸铝铬一 氧化铬一 氧化铝 体 系具有较好 的黏结性 ， 而且硬化 成型反应温度 较低 ， 可以在低温下与金属较好 的粘合 ， 而且管道类工 件在工作过程 中受热， 能够进一步使材料 内部烧结 ， 加 之耐磨体系中氧化锆具有硬度大、 耐磨性能好等特点， 因此我们制得 了优 良的磷酸铝铬耐磨材料 ，并研 究了  磷 酸铝铬耐磨材料的相关性 。  1 实验部分 1 1 原料与仪器 磷酸( 8 5 ) ， 氧化铝 ， 重铬 酸钾 ， 过氧化氢( 3 0 ) ，  氧化锆 ， 石英粉 ， 锂 长石， 氧化镁 ， 氧化钙 ， 氧化锌 ， 四氧 化三铅 ， 三聚磷酸钠 ， 四硼酸钠 ； 电子恒温电热套 ， 精 密 定时电动搅拌 器， 电热鼓风 干燥箱 ， 箱式 电阻炉 ， 通用 材料测试机 ， 示差扫描量热仪 ， 热失重分析仪 ， 扫描 电  子显 微镜 。  1 2 磷 酸铝铬溶液的制备 将磷酸、 氧化铝 、 重铬酸钾混合升 温至 1 4 0 q C 反应 2 5 h ， 冷却后加入 3 0 过氧化氢溶液 ， 制得磷 酸铝铬溶 液 1 3 磷 酸铝铬 耐磨 材料 的制备 将氧化铝 、 石英粉 、 氧化锆 、 氧化镁 、 氧化钙 、 氧化 锌、 四氧化三铅、 三聚磷酸钠、 四硼酸钠、 锂长石共混制 备耐磨体 系，再加入磷酸铝铬溶液捣打最终形成耐磨 材料 。  2 结果与讨论 2 1 耐磨材料剪切性能的测试 图 1 为含不同比例磷酸铝铬溶液耐磨材料 的室温 剪切强度测试 图。  图 1磷酸铝铬耐屠材料的剪切强 度 Fig 1 Th e sh e ar s t r en g t h o f wea r a b l e ma t e r ial wi t h c h r ome alumi n um p h os p h e s ol u t i o n  由图1 可见 ， 增加磷 酸铝铬 溶液的用量 ， 耐磨材料 的剪切强度逐渐上升 ，室温剪切 强度 由空 白样品的 1 6 3 MP a上 升 到 添 加 1 2 磷 酸 铝 铬 溶 液 样 品 的 3 6 5 MP a ； 可见加入磷 酸铝铬溶液后 ， 磷酸铝铬 耐磨材 料的黏 ，烛J 生能有所提 高。  收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 6 2 5  作者简 介 ： 王珏( 1 9 8 7 一 ) ， 男 ， 黑龙江 哈尔滨人 ， 硕士 ， 研 究实习员 ， 从事无 机非金属材料研究 。  28  2 2 耐磨材料磨耗量的测试 图 2为含 不 同比例磷 酸铝铬 溶液 的磨耗 量测试 图。  图 2磷酸铝铬 耐磨材料 的磨耗量 Fig 2 The ab r a s i o n los s o f we ar ab l e ma t er ial wit h c h r o me alumi nu m ph o s ph a t e s olut i o n  由图2可见， 随着磷酸铝铬溶液加入量的增多， 磨 耗量呈现先增后减的趋势 ，添加 1 0 磷酸铝铬溶液样 品 的磨耗量达到最大为 0 3 2 g c mz ， 添加 1 2 磷酸铝铬 溶液后， 磨耗量有所下降为 0 3 0 g c m 2 ， 这可能是 由于 磷酸铝铬溶液增多后体 系黏度增大， 气孔增多， 反而不 利 于材料的稳定性。  2 5 磷酸铝铬耐磨材料的显微形貌 图 3 1 2 磷酸铝铬耐磨材料的显微形貌 Fig 3 Th e micr os t r u c t ur e o f we a r a ble ma t er i a l wit h 1 2 c hr ome  a l u minu m p ho s ph a t e s olu t ion  图 3为添加 1 2 磷酸铝铬溶液耐磨材料的 5 0 0 0  倍 断裂面显微形貌。  由图 3可见 ， 1 2 磷 酸铝铬 耐磨材料样 品的颗 粒 相较 少， 连续相较 多， 这是 由于磷酸铝铬溶液与固体颗 粒 两项相溶的结果 ， 断 1 ：7 形貌 凹凸不平 ， 较 为粗糙 ， 增 加了材料破坏所需的能量， 有利于材料的稳定性。  3结论 加入磷酸铝铬溶液的耐磨材料具有较好 的黏 缍J 生  能， 随着磷酸铝铬溶液加入量的增多， 剪切强度逐渐增 大， 添加 1 2 磷酸铝铬溶液后 剪切强度 可达 3 6 5 MP a ，  而磨耗量则呈现先增后减的趋势 ，最高位 0 3 2 g c mz ，  磷酸铝铬溶液的加入使耐磨材料颗粒相减少，连续相 增多， 有利于材料的稳定性。  参考文献 ： 1 王政阅， 徐明霞 ， 粱辉 磷酸铝铬粘结剂固化机理的研究 J 稀有金属材 料与工程 ， 2 0 0 8 。 ( S 1 ) ： 5 6 5 5 6 8   2 刘少友 。 唐文华， 蒋天智， 等 铬锆掺杂磷酸铝介孔材料低热固相合成及表 征 J 无机盐工业， 2 0 1 0 ， ( 0 9 ) ： 1 8 2 2 3 程庆先 磷酸铝铬结合的 A 12 0 3 一 S i C c质捣打料组成的优化 J 耐火材 料 ， 2 0 1 0 ， ( O 1 ) ： 4 4 4 常远， 史才军 ， 杨楠， 等 磷酸镁水泥基材料耐久性研究进展 J 硅酸盐学 报 ， 2 0 1 4 。 ( 0 4 ) ： 4 8 6 - 4 9 3 5 别传玉， 桑绍柏 ， 李亚伟， 等 烧成与使用气氛对磷酸盐结合铬铝锆砖结构 与性能的影响 J 耐火材料， 2 0 1 5 ， ( 0 3 ) ： 1 6 8 1 7 4 ( 上接第 2 7页)  表3 菌株在无机盐 B及 L B肉汤培养基中对氯化 乐果的降解效果 Tab 3 The de gr a da t ion r a t e o f s t rai n s in ino r g an i c s a l t me di u m B an d  L B b r o t h me d i u m t o ome t h o at e  4 结论与讨论 本项 目以微生物肥料 生产茵( 解磷 细菌 、 硅酸盐细 菌) 作为 筛选对象， 优选 出 2 株具有较 高降解能力的菌 株： P 0 5 解磷蜡样芽孢杆茵和S b M一 1 0 解磷枯草芽孢杆 菌，对有机磷农药和氧化 乐果都有较强的降解能力， 优 于或等同于目前文献报道的其他菌株的降解能力 2 - 8 ； 为生物肥料在农药降解上的应用提供理论依据 ， 将进一 步对有关上述 2 株 茵的降解机理 以田间应用情况加 以  深入 研 究 。  参考文献：   1 李福后， 王伟霞 微生物降解有机磷农药的研究进展 J 安徽农业科学， 2 0 0 9， 3 7 ( 2 2) ： 1 0 6 5 9 1 0 6 6 1   2 王圣慧 ， 张琛 ， 闫艳春 有机 磷农药 微生 物降解 的研 究进展 J 生物 技术 ，  2 0 0 6 1 6 ( 3 ) ： 9 5 - 9 8 3 李玉梅， 王根林， 于洪久， 等 大豆杀虫剂氧化乐果降解菌的分离 J 大豆 科学 ， 2 0 0 9 ， ( 2 8 ) ： 1 2 6 1 2 9 4 马丽娜， 官雪芳 ， 朱育菁， 等 乐果降解茵的分离、 筛选和鉴定 J 中国农学 通报 ， 2 0 0 8 ， 2 4( 7) ： 4 4 1 - 4 4 4 5 高小朋， 郑荣， 苏翠翠 ， 等 陕北地区土壤中残留农药一 氧化乐果高效降解 菌的筛选 J 安徽农业科学， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 3 ) ：