粉體是生產過程中涉及到粉體的粉碎、分級、分離、混合、造粒、輸送、儲存、給料及計量等單元操作，這些過程中多個環節都需要耐磨解決方案。

先進陶瓷材料的結合鍵通常為離子鍵、共價鍵或離子-共價鍵混合鍵，這些鍵不但結合力高而且具有方向性。由此，高性能結構陶瓷具有高強、高韌、低密度、高硬和耐高溫抗蠕變、耐磨損、耐腐蝕和化學穩定性好等優異的性能，已逐步成為尖端技術不可缺少的關鍵材料。在耐磨部件的研制中，人們已經逐漸認識到陶瓷耐磨部件的優點，已有不少金屬部件被陶瓷部件取代并有良好的效果。

一、粉體工程的耐磨陶瓷應用案例

1、氣流粉碎機分級輪

在超細粉體的加工領域，氣流分級是獲取窄分布、超細顆粒的重要的手段。而分級輪的設計和制造是分級機的核心工藝，分級輪通常有金屬和陶瓷兩種，對于一些對磁性污染敏感的材料必須采用陶瓷分級輪。陶瓷分級輪多為氧化鋯和氧化鋁材質的，當然還有部分企業也有在推廣氮化硅陶瓷材料的。

▲分級是一種單元操作，它通過根據粉末材料的粒徑分離粉末材料來改善粉末產品的特性，例如從材料中除去粗粉，只制造預定粒度或更小的粉末，或者調整粒度分布以提高粉末的流動性。

氣流分級的工作原理是利用顆粒在氣流中沉降速度（見沉降）差別進行的顆粒分級操作。夾帶粉粒的氣流通過降低流速、改變流向等方法，使粗粒沉降下來而將細粒帶走，從而分離粗細粉粒。通過改變風量和分級轉子速度可以很容易地調整粒度。這也允許操作員在操作期間更改產品尺寸。

▲氣流分級原理示意及內部結構，粉末接觸部分由陶瓷制成，是實現耐磨性和無金屬污染的模型。適用于電池材料、電子材料等不喜歡金屬污染的微粉碎。

2、氣流磨、噴霧干燥器等噴嘴

噴嘴是燃燒器、噴砂器等的關鍵部件，通過噴嘴可將煤粉或砂粒以較高速度噴射出去，而噴嘴則承受著固體粒子的沖蝕磨損作用。由于固體粒子的流動速度很高，所以噴嘴的磨損也很嚴重，若噴煤燃燒，其還受到溫度和煙氣的腐蝕，若噴射液體漿料，其會受到液體介質的腐蝕，所以噴嘴的工作條件還是較惡劣的。

▲進料氣體通過Venturi管（文丘里管，內壁收縮的短管）噴嘴，以大約50m/s的速度輸送粉末進入盤形粉碎室

Y-PZT氧化鋯陶瓷噴嘴用于6m3氣流磨上，使用3個月，生產Al₂O₃細粉近百噸，其磨耗量約為高鋁質噴嘴的14%。采用碳化硼陶瓷，因其硬度很高，所以其作為噴嘴使用時，具有較低的磨損率，約比Al₂O₃/（W，Ti）C陶瓷噴嘴的磨損率低4倍，相應的使用壽命比Al₂O₃/（W，Ti）C陶瓷噴嘴高4倍。

碳化硼陶瓷噴嘴在離心式噴霧干燥器使用，也取得了較好的使用效果，原用不銹鋼噴嘴，僅能使用幾十小時，而采用碳化硼噴嘴后，使用壽命可達半年，比原用的不銹鋼提高了幾十倍。

▲Y-PZT氧化鋯陶瓷噴嘴及碳化硼陶瓷噴嘴

3、砂磨機配件：砂磨盤、轉子、內筒

砂磨機整個研磨腔或配件采用全碳化硅或氧化鋯陶瓷結構，基本杜絕了金屬離子的污染，保證了物料的純度。因陶瓷材料的高硬度、高耐磨性，使得砂磨機陶瓷配件磨損極小，有效的保證了所研磨物料的純度。配合高性能的研磨介質，如氧化鋯球，能有效的提高研磨和分散的效率。大大延長了設備的使用壽命和檢修周期。當然，不管是什么物料做的轉子，都會產生磨削下來的雜質，但陶瓷件由于其優異的耐磨性能，其產生的雜質含量比起傳統的鋼材以及聚氨酯來說非常低。

▲納米砂磨機陶瓷配件中氧化鋯是目前適用范圍比較廣的，也是應用在砂磨機內較成熟的陶瓷配件

4、輸送管道

在礦山、電廠、化工及水泥等行業采用管道輸送物料，有干粉輸送，也有漿料輸送，管道由此承受著物料的沖蝕磨損，以及料漿的腐蝕和氣蝕作用，加速鋼管的磨損失效，尤其是彎管，送灰彎管使用壽命最短60天，最長不過120天。為了提高鋼管的使用壽命，人們開發了陶瓷-鋼復合管，自蔓延剛玉陶瓷內襯耐磨管，耐磨、耐腐蝕、耐熱，可廣泛應用于電力、冶金、礦山、煤炭、化工等行業，是輸送砂、石、煤粉、灰渣、鋁液等研磨性顆粒物料和腐蝕性介質的理想耐磨管道。工業運行證明，其耐磨壽命是淬火鋼的十倍甚至幾十倍。

此外陶瓷復合管由于耐腐蝕、內表面光滑程度優于任何金屬管道，運行阻力小，防結垢具有耐酸堿和耐海水腐蝕，并同時具有防垢功能。

▲POWTECH粉體展展出的耐磨陶瓷管道制品

5、研磨介質

隨著工業技術的發展，三超--超細、超硬、超純材料的研發及產業化成為新技術革命的一個重要方向，這就對超細粉體材料的研磨工藝提出了更高的要求。在介質磨設備中-球磨機、砂磨機，常常會使用大量陶瓷研磨介質，氧化鋯、氧化鋁、氮化硅等都是常見的研磨介質，陶瓷研磨體因具備高強度、高硬度，強耐磨性及優良的物理化學穩定性，在很多領域成為了研磨介質的首選，尤其是高純粉體、低鐵磁污染的粉體漿料的制備上更顯優勢。

6、礦山襯板

電廠輸送機落煤管采用16Mn鋼襯板時，磨損非常嚴重，而且若固定螺栓磨掉后，襯板掉落到輸送帶上將劃破輸送帶，造成更加嚴重的后果。采用氧化鋁陶瓷與橡膠和鋼板相互粘結起來形成復合襯板（氧化鋁陶瓷在實驗室磨損試驗中，其耐磨性為高錳鋼的266倍，高鉻鑄鐵的171.5倍），重量輕，耐沖擊性好（10kg鋼球3m自由落體沖擊50次沒破碎），在深圳媽灣電廠實際裝機運轉2年后，沒有崩裂和脫落，磨損量幾乎測不出來，取得了良好的使用效果。韶關冶煉廠燒結分廠的皮帶運輸機料斗、擋料板、混料圓筒進出料斗等處使用氧化鋁陶瓷復合襯板，運行2年多，也無明顯磨損。

▲將耐磨陶瓷塊，片用專用粘合膠直接粘貼于背面帶螺栓的鋼板上，組成陶瓷與鋼板復合。（來源萍鄉順鵬）

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粉體圈編輯：Alpha

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