專利名稱：高性能耐磨陶瓷噴嘴及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高性能耐磨陶瓷噴嘴及其制造方法。
背景技術：
目前陶瓷噴砂嘴、噴油嘴等噴嘴多采用碳化硅、碳化硼或者氧化鋁等陶瓷材料制造。制造技術采用熱壓法或者無壓燒結方法。所制造的噴嘴存在的主要問題是耐磨性能差，使用壽命低，同時還存在著噴嘴的韌性差，易破碎以及噴嘴的耐熱震性能不能滿足使用要求等缺陷，例如噴油嘴在開火或熄火時由于激冷或激熱噴嘴容易破裂。

發(fā)明內容
為了解決陶瓷噴嘴硬度低、耐磨性差，使用壽命低的問題，同時解決陶瓷噴嘴韌性差、易破碎的問題，提供了一種陶瓷噴嘴以及這種噴嘴的制造方法。本發(fā)明是通過下述方案實現(xiàn)的一種高性能耐磨陶瓷噴嘴，它是由下述原料制得的，各原料成分的質量百分比如下碳化硅和/或碳化硼73％～94.5％、Al-Y系添加劑5％～25％、CeO2或La2O30.5％～3％。本發(fā)明還提供了高性能耐磨陶瓷噴嘴的制造方法，它是通過下述步驟實現(xiàn)的(一)把碳化硅或碳化硼粉末、Al-Y系添加劑、CeO2或La2O3的粉末混合均勻，然后將其壓制成噴嘴形狀的坯件；(二)將坯件置于真空燒結爐中，先將真空燒結爐抽成真空，再把氬氣通入真空燒結爐；(三)升溫燒結。升溫的速率為每分鐘5～30℃，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘。燒結在氬氣中進行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1，耐磨性能提高，比目前技術提高10～50％，同時降低成本20～40％。2，韌性提高了30％左右，從而使耐熱震性能提高。由于所述各組分在混合燒結過程中形成了具有良好韌性、耐磨性的硅鋁硼釔復合相，所以噴嘴的硬度、耐磨性和耐熱震性能都得到較大提高，克服了現(xiàn)有陶瓷噴嘴的缺陷。本發(fā)明具有設計合理和具有較大推廣價值的優(yōu)點。
具體實施例方式
一它是由下述原料制得的，各原料成分的質量百分比如下碳化硅和/或碳化硼73％～94.5％、Al-Y系添加劑5％～25％、CeO2或La2O30.5％～3％。本發(fā)明還提供了高性能耐磨陶瓷噴嘴的制造方法，它是通過下述步驟實現(xiàn)的(一)把碳化硅或碳化硼粉末、Al-Y系添加劑、CeO2或La2O3的粉末混合均勻，然后將其壓制成噴嘴形狀的坯件；(二)將坯件置于真空燒結爐中，先將真空燒結爐抽成真空，再把氬氣通入真空燒結爐；(三)升溫燒結。升溫的速率為每分鐘5～30℃，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘。燒結在氬氣中進行。當碳化硅和碳化硼粉末同時添加時，碳化硅與碳化硼的質量比為1∶20至20∶1。由于碳化硅韌性好于碳化硼但硬度低于碳化硼，可根據(jù)實際使用工況調節(jié)各種材料的配合比例，使噴嘴的綜合性能更好地滿足工況的使用要求，提高了噴嘴使用的可靠性。
具體實施例方式
二本實施方式與實施方式一的不同點是，各原料成分的質量百分比如下碳化硅和/或碳化硼83.5％～93.5％、Al-Y系添加劑5％～15％、CeO2或La2O31.5％～3％。其它與實施方式一相同。
具體實施例方式
三本實施方式與實施方式一的不同點是，各原料成分的質量百分比如下碳化硅和/或碳化硼73％～83.5％、Al-Y系添加劑15％～25％、CeO2或La2O30.5％～1.45％。其它與實施方式一相同。
具體實施例方式
四各原料成分的質量百分比如下碳化硼粉末含37％，碳化硅粉末含54.5～56.5％，Al-Y添加劑為6～8％，CeO2或La2O3為0.5％。碳化硅粉末為α相，粉末平均粒徑為0.5微米，純度大于96％。碳化硼粉末的平均粒徑為1.0～3.5微米，純度大于96％。Al-Y添加劑分別為AlN或Al2O3和Y2O3粉末，它們的平均粒徑為0.6～3.0微米，純度為97～99.9％。將上述粉末置于球磨機的尼龍罐中混合，加入適量的酒精作為混合助劑。球磨機的料球為碳化硼瓷球。上述粉末在球磨機中混合6～24小時后，在70～90℃的流動氮氣中烘干破碎，加入質量在水中含量為1～10％的聚乙烯醇水溶液作為粘合劑，再混合2～8小時后干燥破碎，過60～80目篩。在鋼模中冷壓成型，成型壓力為300～350MPa。而后將上述壓坯置于真空燒結爐中。先抽成真空，用氬氣沖洗三次后進行燒結。燒結在流動的氬氣中進行，升溫速率為5℃/分鐘。在1920℃保溫300分鐘，得到燒結體的主要性能指標為密度2.91g/cm3；硬度HV2740；四點抗彎強度720MPa；斷裂韌性KIC8.2MPam1/2。與無壓燒結的碳化硅噴嘴使用性能的對比見表1。
具體實施例方式
五本實施方式與實施方式四的不同點是各原料成分的質量百分比如下碳化硼粉末含6％，碳化硅粉末含85.5～87.5％，Al-Y添加劑為6～8％，CeO2或La2O3為0.5％。在1870℃保溫300分鐘，得到燒結體的主要性能指標為密度3.17g/cm3；硬度HV2530；四點抗彎強度520MPa；斷裂韌性KIC6.2MPam1/2。與無壓燒結的碳化硅噴嘴使用性能的對比見表1。
表1

權利要求
1.一種高性能耐磨陶瓷噴嘴，其特征是它是由下述原料制得的，各原料成分的質量百分比如下碳化硅和/或碳化硼73％～94.5％、Al-Y系添加劑5％～25％、CeO2或La2O30.5％～3％。
2.根據(jù)權利要求1所述的高性能耐磨陶瓷噴嘴，其特征是當碳化硅和碳化硼粉末同時添加時，碳化硅與碳化硼的質量比為1∶20至20∶1。
3.根據(jù)權利要求1所述的高性能耐磨陶瓷噴嘴，其特征是各原料成分的質量百分比如下碳化硅和/或碳化硼83.5％～93.5％、Al-Y系添加劑5％～15％、CeO2或La2O31.5％～3％。
4.根據(jù)權利要求1所述的高性能耐磨陶瓷噴嘴，其特征是各原料成分的質量百分比如下碳化硅和/或碳化硼73％～83.5％、Al-Y系添加劑15％～25％、CeO2或La2O30.5％～1.45％。
5.根據(jù)權利要求1所述的高性能耐磨陶瓷噴嘴，其特征是各原料成分的質量百分比碳化硼粉末含37％，碳化硅粉末含54.5～56.5％，Al-Y添加劑為6～8％，CeO2或La2O3為0.5％。
6.根據(jù)權利要求1所述的高性能耐磨陶瓷噴嘴，其特征是各原料成分的質量百分比碳化硼粉末含6％，碳化硅粉末含85.5～87.5％，Al-Y添加劑為6～8％，CeO2或La2O3為0.5％。
7.高性能耐磨陶瓷噴嘴的制造方法，其特征是它是通過下述步驟實現(xiàn)的(一)把碳化硅或碳化硼粉末、Al-Y系添加劑、CeO2或La2O3的粉末混合均勻，然后將其壓制成噴嘴形狀的坯件；(二)將坯件置于真空燒結爐中，先將真空燒結爐抽成真空，再把氬氣通入真空燒結爐；(三)升溫燒結，升溫的速率為每分鐘5～30℃，升溫到1750～2100℃后，保溫240～480分鐘，燒結在氬氣中進行。
8.根據(jù)權利要求7所述的高性能耐磨陶瓷噴嘴的制造方法，其特征是將上述所有組分的粉末置于球磨機的尼龍罐中混合，加入適量的酒精作為混合助劑；球磨機的料球為碳化硼瓷球；上述粉末在球磨機中混合6～24小時后，在70～90℃的流動氮氣中烘干破碎，加入質量在水中含量為1～10％的聚乙烯醇水溶液作為粘合劑，再混合2～8小時后干燥破碎，過60～80目篩；在鋼模中冷壓成型，成型壓力為300～350MPa；而后將上述壓坯置于真空燒結爐中；先抽成真空，用氬氣沖洗三次后進行燒結；燒結在流動的氬氣中進行，升溫速率為5℃/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高性能耐磨陶瓷噴嘴及其制造方法。它是由下述質量百分比原料制得的，碳化硅和/或碳化硼73％～94.5％、Al－Y系添加劑5％～25％、CeO
文檔編號C04B35/563GK1552665SQ20031010776
公開日2004年12月8日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權日2003年12月19日
發(fā)明者李文新, 李文輝 申請人:李文新, 李文輝