[发明专利]一种氮化硅陶瓷喷嘴及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氮化硅陶瓷喷嘴及其制备方法，所述氮化硅陶瓷喷嘴的原料组成为：氮化硅亚微米粉料65％~70％，Y₂O₃亚微米粉料5％~10％，TiC亚微米粉料5％~8％，Al₂O₃细晶粒粉料3％~5％，Li₂CO₃亚微米粉料3％~7％，ZrO₂亚微米粉料1％~3％，高岭土2％~5％，利用SPS烧结技术进行烧结成型得到。相比于传统金属喷嘴，本发明可提供一种耐磨、韧性好、超长寿命喷嘴及其制备方法和安装方法，有效提高了喷嘴耐磨损的性能、缩短了更换喷嘴的时间。

技术领域

本发明属于先进结构材料及功能材料的制备技术领域，其产品应用于生态环保型金属带材除鳞技术领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷喷嘴及其制备方法。

背景技术

传统的去除金属板材表面氧化层方法主要依赖酸洗。酸洗对环境的污染大，废酸的处理成本高，对产品表面质量随着大气环境治理力度的加大，进一步促使混合浆喷射除鳞技术在热轧板带材生产线上得以推广和应用。但目前制约该项技术大量推广应用的瓶颈之一，是采用耐磨合金制作的喷嘴寿命较短，不仅连续工作时间短，更换频繁，影响生产效率；而且喷嘴出口尺寸及形状的时变性影响流量的精确控制，导致金属表面质量的不稳定。

Si₃N₄陶瓷作为新型高温结构陶瓷，具有耐磨性、耐腐蚀性、抗蠕变性、高强度、抗热震性、良好的热稳定性等优异特点，可用于制作耐磨、耐高温及耐蚀部件等，在航天航空、冶金、机械、化工等极端环境得到应用。

放电等离子烧结是一种新型的制备功能材料的粉末固化成形技术。与传统工艺相比，SPS 技术的主要特点是利用体加热和表面活化实现材料的超快速致密化烧结，具有升温速度快、烧结时间短、烧结温度低、加热均匀、生产效率高、节约能源等优点。此外，由于等离子体的活化和快速升温烧结的综合作用，抑制了晶粒的长大，保持了原始颗粒的微观结构，从而在本质上提高了烧结体的性能，并使得最终产品具有组织细小均匀、能保持原材料的自然状态、致密度高等特点。

中国专利CN201010600974.5公开了一种氧化铈氧化铒作为添加剂无压烧结生产高性能氮化硅(Si3N4)陶瓷的方法。其组分及质量百分比含量为：氧化铈3％～7％，氧化铒5％～8％，氮化硅85％～92％。目的在于克服现有技术的不足，提供一种氧化铈氧化铒作为添加剂无压烧结生产高性能氮化硅陶瓷的方法，可广泛用于化工、机械、冶金、航空航天等领域的零部件制备。

中国专利CN201810059357.5一种高性能氮化硅铝基复合材料及其制备方法，它涉及一种高性能氮化硅铝基复合材料及其制备方法。本发明是要解决常规方法增强体添加含量受限的问题。高性能氮化硅铝基复合材料按体积分数由5％～45％Si₃N₄增强体和55％～95％铝基体制成。方法：一、计算粉体质量并称量；二、粉体球磨混合；三、粉体过筛；四、预压；五、在保护气氛下进行放电等离子体烧结(SPS)。本发明用于制备铝基复合材料。

针对该类耐磨金属喷嘴寿命短的问题，本发明提出采用世界上最硬材料之一的非金属材料氮化硅，通过添加不同元素，利用SPS烧结技术制作喷嘴出口耐磨部分，然后与金属外部壁体连接制成长寿命复合耐磨喷嘴。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种氮化硅陶瓷喷嘴及其制备方法，首先在氮化硅粉体中添加不同种类、不同配比的元素，然后将其作为喷嘴的制作原料，利用SPS烧结技术进行烧结成型，最后和金属外套结合得到用于喷射磨料混合浆的喷嘴。相比于传统金属喷嘴，本发明可提供一种耐磨、韧性好、超长寿命喷嘴及其制备方法，此外还提供了一种喷嘴的安装方法，有效提高了喷嘴耐磨损的性能与缩短了喷嘴的安装时间。

为实现以上目的，本发明采取以下方案：