[發(fā)明專利]一種噴嘴用高耐磨Si3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610898687.4
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106631038B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王成勇;王宏建;林華泰;鄭李娟;胡小月;伍尚華;王啟民;郭偉明
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 張文

本發(fā)明提出了一種噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料，解決了現(xiàn)有技術(shù)中材料硬度低，耐磨性差，無法滿足噴嘴對材料的高耐磨性需求；同時，還提出了噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中陶瓷?金剛石復(fù)合材料的制備對設(shè)備要求高，制備成本高，工藝復(fù)雜的問題。本發(fā)明提出的噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料的制備方法獲得高耐磨Si₃N₄基的金剛石復(fù)合陶瓷材料，相對密度高，硬度為20～40GPa，制備成本低，工藝簡便且穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷材料領(lǐng)域，尤其涉及噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料和該材料的制備方法。

背景技術(shù)

噴嘴廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，是表面清洗、強(qiáng)化和噴射切割等設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，屬于易磨耗部件。目前，國內(nèi)外常用的噴嘴材料主要為金屬、硬質(zhì)合金等，此類材料的硬度低、耐磨性差，導(dǎo)致噴嘴使用壽命短，頻繁更換不僅增加成本，降低生產(chǎn)率，而且增大了工人的勞動強(qiáng)度。陶瓷材料因具有硬度高、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，是噴嘴的理想材料之一，陶瓷噴嘴一直是我國噴嘴技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)。金剛石因具有極高的硬度，是制造噴嘴的理想材料，陶瓷基的金剛石復(fù)合材料可進(jìn)一步改善陶瓷材料的硬度，增加材料的耐磨性，但金剛石復(fù)合材料燒結(jié)困難，高溫下易發(fā)生氧化與石墨化，是材料制備的一大技術(shù)難題。為降低或避免金剛石的氧化與石墨化，通常采用放電等離子燒結(jié)、高溫高壓燒結(jié)、化學(xué)氣相沉積的方法制備材料，對設(shè)備要求高，制備成本高且工藝復(fù)雜，不易控制。例如，Huang等采用放電等離子燒結(jié)方法制備Si₃N₄基的金剛石陶瓷材料，整個實(shí)驗(yàn)過程中脈沖電流的脈寬為10ms，間隔時間為5ms，最大壓力達(dá)到 100MPa，升溫速率為200℃/min，對減小或避免金剛石的石墨化起到了顯著作用(Shuigen Huang,Akhilesh Kumar Swarnakar,Kim Vanmeensel,Jef Vleugels.Diamond dispersed Si₃N₄ composites obtained by pulsed electric currentsintering. Journal of the European Ceramic Society,2013,33(6):1237–1247)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的一種噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料，解決了現(xiàn)有技術(shù)中材料硬度低，耐磨性差，無法滿足噴嘴對材料的高耐磨性需求；同時，還提出了噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中陶瓷-金剛石復(fù)合材料的制備對設(shè)備要求高，制備成本高，工藝復(fù)雜的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比包括95～90％Si₃N₄，5～10％Al₂O₃-Re₂O，10～30％鍍M 的金剛石,其中，Re為Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb, Lu中之任一或任意組合；M為Ni,Ti,Cu中之任一或任意組合；所述復(fù)合陶瓷材料相對密度高，硬度為20～40GPa。

還提出了一種噴嘴用高耐磨Si₃N₄基金剛石復(fù)合陶瓷材料的制備方法，單位為質(zhì)量分?jǐn)?shù)比，

步驟1，Si₃N₄漿料的制備