[发明专利]一种高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴，所述金属陶瓷复合喷嘴的材料体积密度为3.05g/cm³~3.76g/cm³，用碳化硅喂料颗粒为原料注射成型、烧结制得；

所述的碳化硅喂料颗粒原料是由以下质量百分比的组分组成：碳化硅微粉60~80%，碳化硼1~5%，二硼化钛1~5%、钨0.5~5%，炭黑1~5%，石墨1~5%、石蜡5~15%、高密度聚乙烯2~6%、乙烯-醋酸乙烯共聚物2~6%、硬脂酸1~3%，各组分质量百分比之和为100%；所述炭黑的平均粒径为1~2μm，所述碳化硼的平均粒径为2~50μm，所述二硼化钛的平均粒径为2~10μm，所述钨的平均粒径为3~5μm；所述高密度聚乙烯密度为0.95~0.97g/cm³，熔体指数为5~10，熔解温度为130~160℃；

制备方法，包括步骤如下：

（1）注射成型：将所述的碳化硅喂料颗粒加入注塑成型机内，在注射压力80~120MPa、注射温度160~180℃的条件下注射成型，制得SiC/W金属陶瓷复合喷嘴坯体；

（2）干燥：将步骤（1）得到的喷嘴坯体于40~80℃下干燥10~20小时；

（3）脱脂：采用两步脱脂法，先将干燥后的喷嘴坯体先置于温度为40-60℃的有机溶剂中浸泡6-10 h进行初步脱脂，初步脱脂后的坯体干燥处理，然后移入N₂气氛中进行热脱脂，所述热脱脂温度为300-500℃，脱脂时间为20-60min；

（4）修坯：将经步骤（3）脱脂后的喷嘴坯体进行修整，得修整后喷嘴坯体；

（5）烧结：将修整的多喷嘴坯体置于真空反应烧结炉中，下面铺金属硅粒，硅粒的用量为喷嘴坯体质量的0.5~1.5倍，升温至1450~1650℃进行烧结60~180min，烧结过程中通入氮气作为保护气体，自然降温，得高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴。

2.根据权利要求1所述的高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴，其特征在于，所述的碳化硅微粉的平均粒径为3~55μm。

3.根据权利要求1所述的高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴，其特征在于，所述的碳化硅喂料颗粒原料是由以下质量百分比的组分组成：碳化硅微粉65%~75%、碳化硼3~5%，二硼化钛1~3%、钨1~3%，炭黑2~4%、石墨2~4%、石蜡8~12%、高密度聚乙烯2~5%、乙烯-醋酸乙烯共聚物2~5%、硬脂酸粘1~2%，各组分质量百分比之和为100%。

4.根据权利要求1所述的高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴，其特征在于，所述的碳化硅喂料颗粒是按如下方法制备得到：

按配比，取碳化硅微粉、碳化硼、二硼化钛、钨、炭黑、石墨和硬脂酸加入水中，水的加入量为碳化硅微粉、碳化硼、二硼化钛、钨、炭黑、石墨和硬脂酸总量的1~3倍，以碳化硅球为研磨介质进行球磨8~12h，球磨后得混合浆料，待混合浆料干燥后研磨20~40min，然后过40~60目筛进行筛分，得到改性陶瓷粉，向改性陶瓷粉中加入石蜡、高密度聚乙烯和乙烯醋酸乙烯共聚物，混合搅拌均匀后在双螺杆挤出机内于温度130~150℃下混炼30~190min，冷却固化、切割造粒，制得长度为2 mm ~ 5 mm，直径为1~2 mm 的碳化硅喂料颗粒。

5.根据权利要求1所述的高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴，其特征在于，步骤（1）中，注射成型压力为100~120MPa，注射成型温度为165~175℃，步骤（2）中，喷嘴坯体干燥温度为40~50℃，干燥时间为15-20h。

6.根据权利要求1所述的高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴，其特征在于，步骤（3）中，所述的有机溶剂为正庚烷，初步脱脂温度为40~50℃，浸泡时间为6~8小时；热脱脂温度为400~450℃，升温速率为3~15℃/min，保温时间为30-40min。

7.根据权利要求1所述的高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴，其特征在于，步骤（5）中，烧结温度为1500-1650℃，烧结时间为90~120min，升温速率为2~40℃/min。