[發明專利]一種氮化硅陶瓷噴嘴及其制備方法

有效

• 申請號: 201810810657.2
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN109053193B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 周存龍;王強;郭瑞;高全宏
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: B24C5/04
• 分類號: B24C5/04;C04B35/587
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 張瑞豐

本發明涉及一種氮化硅陶瓷噴嘴及其制備方法，所述氮化硅陶瓷噴嘴的原料組成為：氮化硅亞微米粉料65％~70％，Y₂O₃亞微米粉料5％~10％，TiC亞微米粉料5％~8％，Al₂O₃細晶粒粉料3％~5％，Li₂CO₃亞微米粉料3％~7％，ZrO₂亞微米粉料1％~3％，高嶺土2％~5％，利用SPS燒結技術進行燒結成型得到。相比于傳統金屬噴嘴，本發明可提供一種耐磨、韌性好、超長壽命噴嘴及其制備方法和安裝方法，有效提高了噴嘴耐磨損的性能、縮短了更換噴嘴的時間。

技術領域

本發明屬于先進結構材料及功能材料的制備技術領域，其產品應用于生態環保型金屬帶材除鱗技術領域，具體涉及一種氮化硅陶瓷噴嘴及其制備方法。

背景技術

傳統的去除金屬板材表面氧化層方法主要依賴酸洗。酸洗對環境的污染大，廢酸的處理成本高，對產品表面質量隨著大氣環境治理力度的加大，進一步促使混合漿噴射除鱗技術在熱軋板帶材生產線上得以推廣和應用。但目前制約該項技術大量推廣應用的瓶頸之一，是采用耐磨合金制作的噴嘴壽命較短，不僅連續工作時間短，更換頻繁，影響生產效率；而且噴嘴出口尺寸及形狀的時變性影響流量的精確控制，導致金屬表面質量的不穩定。

Si₃N₄陶瓷作為新型高溫結構陶瓷，具有耐磨性、耐腐蝕性、抗蠕變性、高強度、抗熱震性、良好的熱穩定性等優異特點，可用于制作耐磨、耐高溫及耐蝕部件等，在航天航空、冶金、機械、化工等極端環境得到應用。

放電等離子燒結是一種新型的制備功能材料的粉末固化成形技術。與傳統工藝相比，SPS 技術的主要特點是利用體加熱和表面活化實現材料的超快速致密化燒結，具有升溫速度快、燒結時間短、燒結溫度低、加熱均勻、生產效率高、節約能源等優點。此外，由于等離子體的活化和快速升溫燒結的綜合作用，抑制了晶粒的長大，保持了原始顆粒的微觀結構，從而在本質上提高了燒結體的性能，并使得最終產品具有組織細小均勻、能保持原材料的自然狀態、致密度高等特點。

中國專利CN201010600974.5公開了一種氧化鈰氧化鉺作為添加劑無壓燒結生產高性能氮化硅(Si3N4)陶瓷的方法。其組分及質量百分比含量為：氧化鈰3％～7％，氧化鉺5％～8％，氮化硅85％～92％。目的在于克服現有技術的不足，提供一種氧化鈰氧化鉺作為添加劑無壓燒結生產高性能氮化硅陶瓷的方法，可廣泛用于化工、機械、冶金、航空航天等領域的零部件制備。

中國專利CN201810059357.5一種高性能氮化硅鋁基復合材料及其制備方法，它涉及一種高性能氮化硅鋁基復合材料及其制備方法。本發明是要解決常規方法增強體添加含量受限的問題。高性能氮化硅鋁基復合材料按體積分數由5％～45％Si₃N₄增強體和55％～95％鋁基體制成。方法：一、計算粉體質量并稱量；二、粉體球磨混合；三、粉體過篩；四、預壓；五、在保護氣氛下進行放電等離子體燒結(SPS)。本發明用于制備鋁基復合材料。

針對該類耐磨金屬噴嘴壽命短的問題，本發明提出采用世界上最硬材料之一的非金屬材料氮化硅，通過添加不同元素，利用SPS燒結技術制作噴嘴出口耐磨部分，然后與金屬外部壁體連接制成長壽命復合耐磨噴嘴。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種氮化硅陶瓷噴嘴及其制備方法，首先在氮化硅粉體中添加不同種類、不同配比的元素，然后將其作為噴嘴的制作原料，利用SPS燒結技術進行燒結成型，最后和金屬外套結合得到用于噴射磨料混合漿的噴嘴。相比于傳統金屬噴嘴，本發明可提供一種耐磨、韌性好、超長壽命噴嘴及其制備方法，此外還提供了一種噴嘴的安裝方法，有效提高了噴嘴耐磨損的性能與縮短了噴嘴的安裝時間。

為實現以上目的，本發明采取以下方案：