專利名稱：一種橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在橡膠基體上鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，屬于復(fù)合材料技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在冶金、電力、建材、機(jī)械、化工等行業(yè)，耐磨橡膠和陶瓷常被用于制作耐磨部件， 如耐磨襯板、輸送帶、管道等。橡膠材料的彈性形變大，彈性模量極?。幌鹉z的泊松比大， 形變時(shí)體積幾乎不變。橡膠不僅廣泛用于車輛輪胎的制造，而且也用于貯倉(cāng)、漏斗、滑槽等 裝置耐磨部件的制造。申請(qǐng)?zhí)枮?3111075.0的中國(guó)發(fā)明專利“輕重負(fù)荷型冷料用超耐磨 橡膠襯板及制造方法”，以天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠為膠料，選用適量的活化劑、促進(jìn) 齊U、軟化劑、老化劑、硫化劑、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和補(bǔ)強(qiáng)填充劑為配合劑，按合理的配方和加料 順序、工藝過(guò)程制造出了耐磨襯板。申請(qǐng)?zhí)枮?421U91. 1的中國(guó)實(shí)用新型專利“一種輸送 帶”，在橡膠內(nèi)設(shè)有金屬網(wǎng)骨架，該金屬網(wǎng)骨架的主要作用是保證輸送帶在300°C高溫下不 變形，不斷裂。申請(qǐng)?zhí)枮?00710179841. 3中國(guó)發(fā)明專利“一種耐磨橡膠復(fù)合材料的制備方 法”，采用石墨改性技術(shù)，發(fā)明了石墨/橡膠復(fù)合材料，制備出了性能優(yōu)異、低摩擦系數(shù)、高耐 磨性的橡膠復(fù)合材料。橡膠耐磨襯板具有成本低、重量輕、易安裝、維修方便、壽命長(zhǎng)、韌性 和塑性好、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)。陶瓷材料具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬 材料和橡膠等高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一個(gè)致命弱點(diǎn)。因此，陶瓷材料只適于 沖擊載荷不大的工況。如中國(guó)實(shí)用新型專利ZL03207616. 9“焊接式耐磨陶瓷片”，其陶瓷片 由氧化鋁粉經(jīng)高溫?zé)乒に囍谱?，在陶瓷片的中部設(shè)有廣2個(gè)圓錐形焊接孔，采用塞焊工 藝連接到耐磨構(gòu)件上，若干塊連接形成整體。該專利解決了將陶瓷片粘貼于磨損部位，使用 中容易脫落的問(wèn)題。將陶瓷材料與其他材料復(fù)合，制成復(fù)合材料，以克服陶瓷材料脆性大，不耐沖擊的 缺陷。申請(qǐng)?zhí)?00910015174. 4的中國(guó)發(fā)明專利“一種金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料及其制備方 法”，采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐磨陶瓷塊，利用焊接技術(shù)將耐磨陶瓷塊與金屬基體連接起來(lái)， 制成金屬陶瓷復(fù)合耐磨材料。申請(qǐng)?zhí)?009100163M.4的中國(guó)發(fā)明專利“金屬中鑲嵌陶瓷 的耐磨材料及其制備方法”，耐磨陶瓷塊的結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計(jì)成工作段、定位段，采用粘接或熱 裝技術(shù)與金屬基板連接，制成金屬中鑲嵌陶瓷的耐磨材料。金屬與陶瓷復(fù)合提高了陶瓷的 耐沖擊性能，但在載荷的沖擊動(dòng)量較大的工況下，由于金屬變形的變形能力差，容易造成陶 瓷材料的成塊脫落。并且，金屬的重量較陶瓷大，制成的金屬陶瓷復(fù)合材料的重量也遠(yuǎn)大于 陶瓷材料，使得安裝不甚方便。申請(qǐng)?zhí)枮?3233642. 6的中國(guó)實(shí)用新型專利“耐磨陶瓷橡膠 襯板”提出了將陶瓷頂板和橡膠層底板通過(guò)粘膠層粘接制成耐磨襯板的技術(shù)，作為耐磨工 作層的陶瓷頂板由于在橫向沒(méi)有橡膠的緩沖，容易在沖擊載荷作用下，成塊脫落。申請(qǐng)?zhí)枮?95247096. 9的中國(guó)實(shí)用新型專利“陶瓷橡膠復(fù)合襯板”則是將陶瓷塊、橡膠板、金屬板通過(guò) 熱硫化粘接到一起，與申請(qǐng)?zhí)枮?3233642. 6的中國(guó)實(shí)用新型專利類似容易在沖擊載荷作用下，成塊脫落。申請(qǐng)?zhí)枮?1276122. 2中國(guó)實(shí)用新型專利“陶瓷橡膠耐磨復(fù)合板”、申請(qǐng)?zhí)?為92107080. 2實(shí)用新型專利“一種耐磨陶瓷橡膠襯板”、申請(qǐng)?zhí)枮?00820059180. 0實(shí)用新 型專利“一種耐磨陶瓷橡膠襯板”、均是將陶瓷塊粘接到橡膠表面上，而不是將陶瓷嵌入橡 膠內(nèi)部。由橡膠和陶瓷制成復(fù)合材料，充分利用了橡膠彈性變形大，可吸收沖擊載荷的能 量，減緩物料的沖擊作用，而且陶瓷的高耐磨性將大大延長(zhǎng)耐磨件的使用壽命。橡膠的質(zhì)量 輕，橡膠和陶瓷復(fù)合材料整體質(zhì)量也小于金屬與陶瓷的復(fù)合材料，便于安裝，特別是現(xiàn)場(chǎng)的 安裝維修。但橡膠與陶瓷的復(fù)合材料的耐熱性能不如金屬與陶瓷的復(fù)合材料。隨著機(jī)械零部件使用工況的日益苛刻，特別是物料落差大，沖擊動(dòng)量大，耐磨件的 磨損相當(dāng)嚴(yán)重；有些象輸送物料等的設(shè)備，要求耐磨件的質(zhì)量輕，耐磨件安裝容易。因此，用 戶對(duì)耐強(qiáng)沖擊、高耐磨、質(zhì)量輕的耐磨件的需求也比較迫切。發(fā)明內(nèi)容基于現(xiàn)有耐磨橡膠抗磨性能不如陶瓷材料，但其韌性、塑性好，比重小，變形能力 強(qiáng)，能夠吸收大的沖擊動(dòng)量；陶瓷材料脆性大，抗沖擊性能差，但其具有高抗磨性能的特點(diǎn)。 本實(shí)用新型提供一種橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，利用了兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，既具 有高抗磨、抗強(qiáng)沖擊，又能通過(guò)變形吸收大沖擊動(dòng)量的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上設(shè)有若 干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨陶瓷塊，橡膠基板與耐磨陶瓷塊采用 緊配合或者粘接連接。耐磨陶瓷塊的磨損面稱為工作面。鑲嵌是指陶瓷塊部分或者完全鑲 嵌入橡膠中。所述的橡膠基板為平板或弧面板，橡膠基板上設(shè)有與其相連接或嵌在橡膠基板內(nèi) 的連接件。所述的連接件為螺栓或螺母或鋼板或臺(tái)階通孔，其中螺栓或螺母或鋼板與橡膠基 板相連接，臺(tái)階通孔設(shè)置于橡膠基板內(nèi)。所述的耐磨陶瓷塊為旋轉(zhuǎn)體或者多面體或者旋轉(zhuǎn)體與多面體的組合體，旋轉(zhuǎn)體包 括圓臺(tái)、圓柱、球體、半球體、圓錐以及上述旋轉(zhuǎn)體的組合體，多面體包括棱臺(tái)、棱柱、棱錐。 回轉(zhuǎn)體優(yōu)選圓臺(tái)或圓柱，多面體優(yōu)選棱臺(tái)、棱柱。為了提高耐磨陶瓷塊與橡膠的結(jié)合強(qiáng)度， 對(duì)與橡膠接觸的耐磨陶瓷塊的整個(gè)表面可以進(jìn)行如下處理保持原幾何體的表面形狀，或 者在耐磨陶瓷塊表面上預(yù)置上若干凹槽，或者預(yù)置上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為 0. 5mnT3. 0mm，寬度不超過(guò)5mm，相鄰兩槽距離不超過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯 形、三角形、半圓形之一，凹槽與陶瓷塊工作面的夾角為0° ^30°。以上所述凹坑的深度為 0. 5mnT3. 0mm,體積不超過(guò)100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓 形之一，其在耐磨陶瓷塊表面任意分布。所述耐磨陶瓷塊為氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶 瓷、塞隆陶瓷中的一種所制成，耐磨陶瓷塊的高度為2mnT48mm，且不小于盲孔深度。陶瓷塊 的高度等于盲孔深度時(shí)為完全嵌入；陶瓷塊的高度大于盲孔深度時(shí)為部分嵌入；陶瓷塊的 體積不小于8立方毫米。所述耐磨陶瓷塊優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。[0014]所述橡膠基板厚度為3mnT50mm，盲孔深度小于基板厚度，橡膠基板選用天然橡膠、 丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠中的一種或多 種。所述橡膠基板優(yōu)選丁苯橡膠或順丁橡膠或丁腈橡膠。橡膠基板的長(zhǎng)度和寬度根據(jù)使用 工況的需要可以任意確定。所述盲孔的橫截面為圓形或多邊形或其他規(guī)則形狀，盲孔橫截面面積不小于4平 方毫米，相鄰盲孔邊緣之間的最小距離不小于0. 8mm。本實(shí)用新型所述橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料，其應(yīng)用和實(shí)施具有如下明顯 效果(1)橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料，既有橡膠材料韌塑性好，抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)， 又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能優(yōu)良的長(zhǎng)處?？捎糜诔惺茌^大沖擊載荷的工況，克服了高耐 磨性陶瓷材料不耐沖擊的弊端；(2)采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐磨陶瓷塊，硫化粘接劑在橡膠的生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)陶瓷 與橡膠的粘接，兩者的結(jié)合強(qiáng)度高，使用時(shí)不容易脫落；(3)本實(shí)用新型的橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料與陶瓷耐磨材料相比，容易 安裝，特別適合現(xiàn)場(chǎng)快速搶修安裝；(4)本實(shí)用新型的橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料可以通過(guò)螺栓、螺母、鋼板 (底板)機(jī)械連接到其他構(gòu)件上，也可以采用粘接劑與其他構(gòu)件連接，安裝方便快捷。
圖1為橡膠中鑲嵌圓臺(tái)狀耐磨陶瓷塊復(fù)合材料(板材)的上表面(耐磨工作面)；圖2為橡膠中鑲嵌圓臺(tái)狀耐磨陶瓷塊復(fù)合材料(板材)的局部剖視圖。圖3為橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨陶瓷塊復(fù)合材料(板材)的水平局部剖視圖；圖4為橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨陶瓷塊復(fù)合材料(板材)的縱向局部剖視圖；圖5為橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨陶瓷塊復(fù)合材料(板材)的橫向局部剖視圖；圖6為與其他構(gòu)件采用螺栓連接的結(jié)構(gòu)圖，其中上表面為耐磨工作面；圖7為與其他構(gòu)件采用螺母連接的結(jié)構(gòu)圖，其中上表面為耐磨工作面；圖8為與其他構(gòu)件采用臺(tái)階通孔連接的結(jié)構(gòu)圖，其中上表面為耐磨工作面。圖9為安裝有與其他構(gòu)件連接用鋼板的結(jié)構(gòu)圖，其中上表面為耐磨工作面。其中1耐磨陶瓷塊，2橡膠基板，3螺栓，4螺母，6上表面，7下表面，8鋼板(底 板)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1、圖2中，橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料包括橡膠基板2，橡膠基板2上 開設(shè)有若干個(gè)盲孔，橡膠基板盲孔開孔的一面為上表面6，盲孔不開孔的一面為下表面7。 在盲孔內(nèi)鑲嵌有與盲孔橫截面尺寸相匹配的耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1可以部分或者全 部嵌入橡膠基板2中，橡膠基板2與耐磨陶瓷塊1采用緊配合或者粘接連接，耐磨陶瓷塊 1橫截面面積最大的部位位于橡膠基板內(nèi)部，或者在與橡膠接觸的耐磨陶瓷塊的側(cè)面預(yù)制 上凹槽或者凹坑，在硫化階段，這些凹槽或凹坑就會(huì)被嵌入橡膠，從結(jié)構(gòu)上防止耐磨陶瓷塊脫落。橡膠基板2厚度在3mm-50mm，盲孔深度小于橡膠基板2的厚度。橡膠基板2選用天 然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠中的一 種，或者選用將上述橡膠的兩種或兩種以上混煉后的橡膠。橡膠基板2優(yōu)選丁苯橡膠或順 丁橡膠或丁腈橡膠。橡膠基板的長(zhǎng)度和寬度根據(jù)使用工況的需要可以任意確定。盲孔的橫 截面為圓形或多邊形或其他規(guī)則形狀，橫截面面積不小于4平方毫米，相鄰盲孔邊緣之間 的最小距離不小于0. 8mm。耐磨陶瓷塊為氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶 瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一種。耐磨陶瓷塊為旋轉(zhuǎn)體或者多面體，耐磨陶瓷塊的高度 為2mnT48mm，耐磨陶瓷塊高度不小于盲孔深度。耐磨陶瓷塊的高度等于盲孔深度時(shí)為完全 嵌入；耐磨陶瓷塊的高度大于盲孔深度時(shí)為部分嵌入；耐磨陶瓷塊的體積不小于8立方毫 米。本實(shí)用新型的橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料并不僅限于板材，也適合于其他形狀， 如圓管、弧面板等，改變形狀的橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料也在本專利的保護(hù)范圍 之內(nèi)。實(shí)施例1 (1)制備耐磨陶瓷塊，采用已有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正 圓臺(tái)，正圓臺(tái)的下底面直徑為10mm，上底面直徑為7mm，高度為10mm。耐磨陶瓷塊1的材質(zhì) 為氧化鋁陶瓷。(2)耐磨陶瓷塊和螺母的處理，對(duì)步驟(1)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗10分 鐘，然后再用去離子水清洗并烘干；在上述制備的耐磨陶瓷塊表面均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂?jī)杀?，?遍涂后在室溫下涼置30分鐘，粘接劑涂層厚度30mm ；選用4個(gè)M16標(biāo)準(zhǔn)螺母，將螺母的側(cè)面用機(jī)械加工的方法加工到與垂直面呈30° 角，對(duì)側(cè)面按已有工藝進(jìn)行噴砂處理，除去其表面的雜質(zhì)、污物，然后用汽油清洗，自然晾干 20分鐘，與橡膠接觸的螺母表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂?jī)杀?，每遍?后在室溫下涼置25分鐘，粘接劑涂層厚度為30mm ；(3)選用丁苯橡膠為基板，橡膠基板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和寬度分別為305mm、200mm，厚度 為25mm，連接螺母的中心到橡膠基板長(zhǎng)邊和短邊的距離均為25mm。根據(jù)橡膠基板的尺寸， 按已有技術(shù)設(shè)計(jì)硫化的模具。根據(jù)現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)技術(shù)和工藝選擇生產(chǎn)橡膠的原料，進(jìn)行 塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進(jìn)行硫化；把步驟(2)處理的4個(gè)螺母放 置到下模具上，橫截面面積大的朝上，其中心到模具長(zhǎng)邊和短邊的距離均為25mm。再把半成 品膠料放入下模具中，膠料的多少根據(jù)橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)制備的耐磨陶 瓷塊260個(gè)，均勻放置到膠料上表面，圓臺(tái)形耐磨陶瓷塊的上底面朝上，耐磨陶瓷塊中心線 之間的距離為15mm。蓋上上模具，把模具推入壓力機(jī)的平板間，上、下兩平板壓緊，按現(xiàn)有工 藝進(jìn)行硫化。硫化結(jié)束后，耐磨陶瓷塊和螺母就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中。(4)將步驟( 制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊和螺母的橡膠基板，進(jìn)行表面清理后，即 制得成品。實(shí)施例2 (1)制備耐磨陶瓷塊采用已有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊1的幾何體為圓柱，圓柱的直徑11mm， 高度為10mm。耐磨陶瓷塊1的材質(zhì)為塞隆陶瓷。6[0043](2)耐磨陶瓷塊和螺栓的處理，對(duì)步驟(1)制備的耐磨陶瓷塊，用汽油清洗，清洗 清潔后自然晾干10分鐘，或用風(fēng)機(jī)吹干。在上述制備的耐磨陶瓷塊表面均勻涂上聚氨酯膠，涂?jī)杀椋勘橥亢笤谑覝叵聸?置20分鐘，粘接劑涂層厚度50mm ；選用4個(gè)M16 X 60標(biāo)準(zhǔn)螺栓，將螺栓頭的側(cè)面采用車床，用車削加工方法加工到與 垂直面呈35°角，加工后螺栓頭橫截面面積小的位于螺桿一側(cè)，除去其表面的雜質(zhì)、污物， 然后用汽油清洗，自然晾干20分鐘，在與橡膠接觸的螺栓表面上，均勻涂上聚氨酯膠，涂?jī)?遍，每遍涂后在室溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度為50mm ；(3)選用順丁橡膠為基板，橡膠基板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和寬度分別為304mm、304mm，厚度 為30mm，連接螺栓的中心線到橡膠基板長(zhǎng)邊和短邊的距離均為^mm。根據(jù)橡膠基板的尺 寸，按已有技術(shù)設(shè)計(jì)硫化的模具。根據(jù)現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)技術(shù)和工藝選擇生產(chǎn)橡膠的原料， 進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進(jìn)行硫化；把步驟(2)得到的4個(gè)螺 栓放置到下模具上，螺桿朝下插入模具的孔內(nèi)，這樣可以使螺桿在硫化結(jié)束后，不被橡膠包 覆。螺栓中心到模具長(zhǎng)邊和短邊的距離均為^mm。再把半成品膠料放入下模具中，膠料的 多少根據(jù)橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)得到的耐磨陶瓷塊400個(gè)，均勻放置到膠料 上表面，圓柱軸線垂直膠料上表面，陶瓷塊中心線之間的距離為15mm，蓋上上模具。把模具 推入壓力機(jī)的平板間，上、下兩平板壓緊，按現(xiàn)有工藝進(jìn)行硫化。硫化結(jié)束后，耐磨陶瓷塊和 螺栓就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中；(4)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊和螺栓的橡膠基板，進(jìn)行表面清理后，即 制得成品。實(shí)施例3 (1)制備耐磨陶瓷塊采用已有制備耐磨陶瓷塊坯料，陶瓷塊是直徑10mm，長(zhǎng)度50mm的圓柱體。耐磨陶 瓷塊1的材質(zhì)為碳化硅陶瓷；(2)耐磨陶瓷塊的處理對(duì)步驟(1)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗20分鐘，然 后再用去離子水清洗并烘干；(3)選用丁基橡膠為基板，橡膠基板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和寬度分別為335mm、305mm，厚度 為20mm，根據(jù)橡膠基板的尺寸，按已有技術(shù)設(shè)計(jì)硫化的模具；根據(jù)現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)技術(shù)和 工藝選擇生產(chǎn)橡膠的原料，進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進(jìn)行硫 化。把半成品膠料放入下模具中，膠料的多少根據(jù)橡膠基板的厚度確定，然后將步驟(2)制 備的耐磨陶瓷塊120個(gè)，均勻放置到膠料上表面，圓柱軸線平行于膠料上表面，陶瓷塊中心 線之間的距離為15mm，軸線方向相鄰圓柱陶瓷塊端面的最小距離為5mm，蓋上上模具，把模 具推入壓力機(jī)的平板間，上、下兩平板壓緊，按現(xiàn)有工藝進(jìn)行硫化。硫化結(jié)束后，耐磨陶瓷塊 在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中；(4)將步驟(3)制備的橡膠中鑲嵌有耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料，進(jìn)行表面清理后，即 制得成品。該實(shí)施例制備的橡膠中鑲嵌有耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料可以采用粘接劑粘接到構(gòu) 件表面，作為耐磨襯板使用；也可以作為物料輸送帶使用。實(shí)施例4 (1)制備耐磨陶瓷塊[0056]采用已有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正四棱臺(tái)，正四棱臺(tái)的 下底面為邊長(zhǎng)為12mm的正方形，上底面為邊長(zhǎng)8mm的正方形，高度為6mm。耐磨陶瓷塊1的 材質(zhì)為氮化硅陶瓷；(2)耐磨陶瓷塊的處理對(duì)步驟(1)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗30分鐘，然 后再用去離子水清洗并烘干；在上述制備的耐磨陶瓷塊表面均勻涂上環(huán)氧樹脂膠，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫?涼置20分鐘，粘接劑涂層厚度IOmm ；(3)選用天然橡膠和氯丁橡膠各占50% (wt%)的混煉膠為基板，橡膠基板的設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度和寬度分別為454mm、364mm，厚度為40mm ；采用臺(tái)階通孔與其他構(gòu)件連接，臺(tái)階通孔的 中心線距橡膠板長(zhǎng)邊和短邊的距離均為25mm，臺(tái)階通孔的孔徑分別為40mm和18mm，直徑 40mm孔的高度為30mm，直徑18mm孔的高度為10mm，根據(jù)橡膠基板的尺寸，按已有技術(shù)設(shè)計(jì) 硫化的模具。根據(jù)現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)技術(shù)和工藝選擇生產(chǎn)橡膠的原料，進(jìn)行塑煉、混煉、壓延 后獲得半成品原料，即膠料；把半成品膠料放入下模具中，膠料的多少根據(jù)橡膠基板的厚度 確定，然后將步驟(3)制備的耐磨陶瓷塊300個(gè)，均勻放置到膠料上表面，正四棱臺(tái)的上表 面朝上，正四棱臺(tái)的軸線垂直膠料上表面，軸線之間的距離為18mm。蓋上上模具，把模具推 入壓力機(jī)的平板間，上、下兩平板壓緊，按現(xiàn)有工藝進(jìn)行硫化，同時(shí)通過(guò)模具直接制作出臺(tái) 階通孔；硫化結(jié)束后，耐磨陶瓷塊在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中；(4)將步驟( 制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊的橡膠基板，進(jìn)行表面清理后，即制得成ρBFI ο實(shí)施例5:(1)制備耐磨陶瓷塊采用已有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正圓臺(tái)，正圓臺(tái)的下底 面直徑為10mm，上底面直徑為7mm，高度為10mm。在正圓臺(tái)的側(cè)面采用現(xiàn)有技術(shù)預(yù)置上凹 槽，凹槽的深度為1. Omm,寬度為4mm，相鄰兩凹槽距離為8mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形， 凹槽與圓臺(tái)上表面的夾角為0°，凹槽在圓臺(tái)的側(cè)面均勻分布。耐磨陶瓷塊1的材質(zhì)為氧化 鋁陶瓷；(2)耐磨陶瓷塊和螺母的處理對(duì)步驟(1)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗15分 鐘，然后再用去離子水清洗并烘干；；在上述制備的耐磨陶瓷塊表面均勻涂上酚醛樹脂膠，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫?涼置30分鐘，粘接劑涂層厚度30mm ；選用4個(gè)M16標(biāo)準(zhǔn)螺母，將螺母的側(cè)面用機(jī)械加工的方法加工到與垂直面呈30° 角，對(duì)側(cè)面按已有工藝進(jìn)行噴砂處理，除去其表面的雜質(zhì)、污物，然后用汽油清洗，自然晾干 20分鐘，與橡膠接觸的螺母表面上，均勻涂上酚醛樹脂膠，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?25分鐘，粘接劑涂層厚度為30mm ；(3)選用丁苯橡膠為基板，橡膠基板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和寬度分別為305mm、200mm，厚度 為25mm，連接螺母的中心到橡膠基板長(zhǎng)邊和短邊的距離均為25mm。根據(jù)橡膠基板的尺寸， 按已有技術(shù)設(shè)計(jì)硫化的模具。根據(jù)現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)技術(shù)和工藝選擇生產(chǎn)橡膠的原料，進(jìn)行 塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進(jìn)行硫化；把步驟(2)處理的4個(gè)螺母放 置到下模具上，橫截面面積大的朝上，其中心到模具長(zhǎng)邊和短邊的距離均為25mm。再把半成品膠料放入下模具中，膠料的多少根據(jù)橡膠基板的厚度確定，然后將步驟( 制備的耐磨 陶瓷塊260個(gè)，均勻放置到膠料上表面，陶瓷塊圓臺(tái)的上底面朝上，陶瓷塊中心線之間的距 離為15mm。蓋上上模具。把模具推入壓力機(jī)的平板間，上、下兩平板壓緊，按現(xiàn)有工藝進(jìn)行 硫化。硫化結(jié)束后，耐磨陶瓷塊和螺母就在所加壓力作用下，鑲嵌到橡膠中。(4)將步驟( 制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊和螺母的橡膠基板，進(jìn)行表面清理后，即 制得成品。實(shí)施例6 (1)制備耐磨陶瓷塊采用已有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正四棱臺(tái)，正四棱臺(tái)的 下底面為邊長(zhǎng)為120mm的正方形，上底面為邊長(zhǎng)IOOmm的正方形，高度為30mm。在正四棱臺(tái) 的側(cè)面采用現(xiàn)有技術(shù)預(yù)置上兩個(gè)平行的凹槽，凹槽最淺處的深度為1. Omm,寬度為4mm，兩 凹槽距離為8mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形，凹槽與正四棱臺(tái)下底面的夾角為0°，凹槽 到正四棱臺(tái)下底面的最短距離為2mm。耐磨陶瓷塊1的材質(zhì)為氧化鋁陶瓷；(2)耐磨陶瓷塊和螺母的處理對(duì)步驟(1)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗18分 鐘，然后再用去離子水清洗并烘干；在上述制備的耐磨陶瓷塊表面均勻涂上聚異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂?jī)杀椋?遍涂后在室溫下涼置30分鐘，粘接劑涂層厚度30mm ；選用4個(gè)M16標(biāo)準(zhǔn)螺母，將螺母的側(cè)面用機(jī)械加工的方法加工到與垂直面呈30° 角，然后用汽油清洗，自然晾干20分鐘，與橡膠接觸的螺母表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠 熱硫化粘接劑，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?5分鐘，粘接劑涂層厚度為30mm ；(3)選用氯丁橡膠為基板，橡膠基板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和寬度分別為660mm、660mm，厚度 為50mm，連接螺母的中心到橡膠基板長(zhǎng)邊和短邊的距離均為30mm。根據(jù)橡膠基板的尺寸， 按已有技術(shù)設(shè)計(jì)硫化的模具。根據(jù)現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)技術(shù)和工藝選擇生產(chǎn)橡膠的原料，進(jìn)行 塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進(jìn)行硫化；把步驟(2)處理的4個(gè)螺母放 置到下模具上，橫截面面積大的朝上，其中心到模具長(zhǎng)邊和短邊的距離均為30mm。再把半成 品膠料放入下模具中，膠料的多少根據(jù)橡膠基板的厚度確定，然后將步驟( 制備的耐磨 陶瓷塊25個(gè)，均勻放置到膠料上表面，陶瓷塊正四棱臺(tái)的上底面朝上，陶瓷塊中心線之間 的距離為130mm，陶瓷塊到模具邊緣的最小距離為10mm。陶瓷塊插入上模具深度為IOmm的 孔內(nèi)，以使陶瓷塊在橡膠的表面凸起10mm，在橡膠中嵌入20mm，蓋上上模具。把模具推入壓 力機(jī)的平板間，上、下兩平板壓緊，按現(xiàn)有工藝進(jìn)行硫化。硫化結(jié)束后，耐磨陶瓷塊和螺母就 在所加壓力作用下，螺母鑲嵌到橡膠中，耐磨陶瓷塊嵌入橡膠20mm，IOmm凸起于橡膠表面。(4)將步驟( 制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊和螺母的橡膠基板，進(jìn)行表面清理后，即 制得成品。實(shí)施例7 (1)制備耐磨陶瓷塊采用已有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正四棱臺(tái)，正四棱臺(tái)的 下底面為邊長(zhǎng)為120mm的正方形，上底面為邊長(zhǎng)IOOmm的正方形，高度為30mm。在正四棱臺(tái) 的側(cè)面采用現(xiàn)有技術(shù)預(yù)置上兩個(gè)平行的凹槽，凹槽最淺處的深度為1. Omm,寬度為4mm，兩 凹槽距離為8mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形，凹槽與正四棱臺(tái)下底面的夾角為0°，凹槽到正四棱臺(tái)下底面的最短距離為2mm。耐磨陶瓷塊1的材質(zhì)為氧化鋁陶瓷；(2)耐磨陶瓷塊和鋼板的處理對(duì)步驟(1)制備的耐磨陶瓷塊1用超聲波清洗18 分鐘，然后再用去離子水清洗并烘干；對(duì)邊長(zhǎng)為660mm、厚度為12mm的正方形Q345鋼板，按照現(xiàn)有的噴砂工藝進(jìn)行處理， 除去Q345鋼板表面的雜質(zhì)、污物，然后用汽油清洗Q345鋼板表面，清洗后自然晾干10分鐘。在上述制備的與橡膠接觸的耐磨陶瓷塊1的表面和Q345鋼板的表面均勻涂上聚 異氰酸酯膠熱硫化粘接劑，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?0分鐘，粘接劑涂層厚度30mm ；(3)選用氯丁橡膠為基板，橡膠基板的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和寬度分別為660mm、660mm，厚度 為30mm。根據(jù)橡膠基板的尺寸，按已有技術(shù)設(shè)計(jì)硫化的模具。根據(jù)現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)技術(shù) 和工藝選擇生產(chǎn)橡膠的原料，進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料，然后進(jìn)行硫 化；把步驟(2)處理的鋼板放置到下模具上，涂有熱硫化粘接劑的面朝上。再把半成品膠料 放入下模具中，膠料的多少根據(jù)橡膠基板的厚度確定，然后將步驟( 制備的耐磨陶瓷塊 25個(gè)，均勻放置到膠料上表面，陶瓷塊正四棱臺(tái)的上底面朝上，陶瓷塊中心線之間的距離為 130mm，陶瓷塊到模具邊緣的最小距離為10mm。陶瓷塊插入上模具深度為IOmm的孔內(nèi)，以使 陶瓷塊在橡膠的表面凸起10mm，在橡膠中嵌入20mm，蓋上上模具。把模具推入壓力機(jī)的平 板間，上、下兩平板壓緊，按現(xiàn)有工藝進(jìn)行硫化。硫化結(jié)束后，Q345鋼板與橡膠板的下表面 連為一體。耐磨陶瓷塊嵌入橡膠20mm，IOmm凸起于橡膠表面。(4)將步驟( 制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊、下表面粘接有鋼板的橡膠基板，進(jìn)行表 面清理后，即制得成品。
權(quán)利要求1.一種橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，其特征是，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上 設(shè)有若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨陶瓷塊，橡膠基板與耐磨陶瓷 塊采用緊配合或者粘接連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，其特征是，所述的橡膠基 板為平板或弧面板，橡膠基板上設(shè)有與其相連接或嵌在橡膠基板內(nèi)的連接件。
3.按照權(quán)利要求2所述的橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，其特征是，所述的連接件 為螺栓或螺母或鋼板或臺(tái)階通孔，其中螺栓或螺母或鋼板與橡膠基板相連接，臺(tái)階通孔設(shè) 置于橡膠基板內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，其特征是，所述的耐磨 陶瓷塊為旋轉(zhuǎn)體或多面體或者旋轉(zhuǎn)體與多面體的組合體。
5.按照權(quán)利要求4所述的橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，其特征是，所述的旋轉(zhuǎn)體 為圓臺(tái)體或圓柱體或側(cè)面帶有凹槽的圓臺(tái)體或者側(cè)面帶有凹槽的圓柱體或側(cè)面帶有凹坑 的圓臺(tái)體或者側(cè)面帶有凹坑的圓柱體；所述的多面體為棱臺(tái)體或棱柱體或棱錐體或側(cè)面帶 凹槽的棱臺(tái)體或側(cè)面帶凹槽的棱柱體或側(cè)面帶凹槽的棱錐體。
6.按照權(quán)利要求5所述的橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，其特征是，所述凹槽的深 度為0. 5mm 3. Omm,寬度不超過(guò)5mm，相鄰兩槽距離不超過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方 形、梯形、三角形或半圓形之一，凹槽與耐磨陶瓷塊工作面的夾角為0° 30°。
7.按照權(quán)利要求5所述的橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，其特征是，所述的凹坑的 深度為0. 5mnT3. 0mm,體積不超過(guò)100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角 形、半圓形之一。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種橡膠中鑲嵌陶瓷的耐磨復(fù)合材料，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上設(shè)有若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨陶瓷塊，橡膠基板與耐磨陶瓷塊采用緊配合或者粘接連接。在橡膠的硫化工藝過(guò)程中，在橡膠中嵌入預(yù)處理的耐磨陶瓷塊，橡膠與耐磨陶瓷塊采用緊配合或者粘接連接。本實(shí)用新型復(fù)合材料既有橡膠材料韌塑性好，抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)，又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能優(yōu)良的長(zhǎng)處?？捎糜诔惺茌^大沖擊載荷的工況，克服了高耐磨性陶瓷材料不耐沖擊的弊端。
文檔編號(hào)F16S1/00GK201836636SQ201020182988
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者孫俊生, 孫逸群 申請(qǐng)人:山東大學(xué)