水刀喷嘴及其制备方法技术

本发明专利技术提出了水刀喷嘴及其制备方法，该制备水刀喷嘴的方法包括：(1)将碳化钨与成核剂进行混合处理，以便获得混合粉末，其中，成核剂选自碳化钒和碳化铬的至少一种；(2)将混合粉末进行制粒和干燥处理，以便获得球形颗粒；(3)将球形颗粒放入模具中，进行快速加压烧结处理，以便获得水刀喷嘴的毛坯。本发明专利技术所提出的制备方法，可获得硬度高、密度高、耐磨性高的水刀喷嘴，该水刀喷嘴可承受超高压(200MPa以上)且带磨料的工况，并且该制备方法的加压烧结材料的时间短、真空度高且节约能耗，具有工业化批量生产的潜力。

Water jet nozzle and its preparation method

The invention provides a water jet nozzle and its preparation method, the preparation method comprises: water jet nozzle (1) tungsten carbide and nucleating agent were mixed, so as to obtain a mixed powder, wherein at least a nucleating agent selected from the group consisting of vanadium carbide and chromium carbide; (2) the mixed powder granulation and dry processing, in order to obtain spherical particles; (3) the spherical particles are placed in the mould, rapid sintering processing, in order to obtain water jet nozzle blank. The invention relates to a preparation method proposed, can obtain high hardness, high density, high wear-resistant water jet nozzle, the water nozzle can withstand high pressure (more than 200MPa) with abrasive conditions, and the preparation method of the sintering material of short time, high vacuum and save energy consumption, with industrialization mass production potential.

【技术实现步骤摘要】
水刀喷嘴及其制备方法
本专利技术涉及机械加工
，具体的，本专利技术涉及水刀喷嘴及其制备方法。
技术介绍
目前，水刀喷嘴主要有三大类：金属水刀喷嘴、陶瓷水刀喷嘴和硬质合金水刀喷嘴。其中，金属水刀喷嘴制造简单、成本低廉，但其耐磨性差，使用寿命短；而陶瓷水刀喷嘴硬度高，但制作工艺复杂，成本高，韧性差；传统的硬质合金水刀喷嘴主要为碳化钨-钴(WC-Co)系硬质合金，具有一定的硬度和耐磨性。但是现阶段，以上三种水刀喷嘴在超高压(200MPa以上)且带磨料的工况下，均会出现耐磨性差且易发生喷嘴碎裂的情况。因此，为满足超高压且带磨料的使用要求，现阶段的水刀喷嘴的材料与制备方法均需要进行改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：本专利技术人在研究过程中发现，对于硬质合金材料而言，当其晶粒细化至亚微米级别、甚至是纳米级别时，其硬度及韧性都会得到显著地提升，从而对于只能耐受100MPa压力的传统硬质合金材料组成的水刀喷嘴产品，通过添加成核剂来控制硬质合金晶粒的大小，就可使该新型的硬质合金材料组成的水刀喷嘴可承受超高压(200MPa以上)且带磨料的工况，既能满足金属、复合材料及混凝土的快速切割，还可提高切割的效率。本专利技术的专利技术人经过深入研究，提出一种制备水刀喷嘴的方法，该方法以碳化钨和成核剂为主要原料，其中成核剂可有效地控制硬质合金晶粒的大小，从而可有效地提升该硬质合金材料的硬度；并且采用快速高温烧结的工艺，最大限度地降低了硬质合金晶粒长大的可能性，进而使该材料制作的水刀喷嘴的断裂韧性显著提升，最终满足超高压且带磨料的工况使用要求。有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提出一种硬度高、密度高、断裂韧性高或者能耐200MPa超高压且带磨料的工况的水刀喷嘴的制备方法。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种制备水刀喷嘴的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)将碳化钨与成核剂进行混合处理，以便获得混合粉末，其中，所述成核剂选自碳化钒和碳化铬的至少一种；(2)将所述混合粉末进行制粒和干燥处理，以便获得球形颗粒；(3)将所述球形颗粒放入模具中，进行快速加压烧结处理，以便获得所述水刀喷嘴的毛坯。专利技术人意外地发现，采用本专利技术实施例的制备方法，可获得硬度高、密度高、耐磨性高的水刀喷嘴，该水刀喷嘴可承受超高压(200MPa以上)且带磨料的工况，并且该制备方法的加压烧结材料的时间短、真空度高且节约能耗，具有工业化批量生产的潜力。另外，根据本专利技术上述实施例的方法，还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，将所述碳化钨、所述成核剂与钴粉进行混合。根据本专利技术的实施例，基于所述混合粉末的总重量，所述碳化钨、所述成核剂与所述钴粉的重量比为(96～99.99)：(0.01～2)：(0～4)。根据本专利技术的实施例，所述混合处理是在球磨机中加入纯净水或无水乙醇进行50～150小时。根据本专利技术的实施例，所述球形颗粒的粒径为0.6～3微米。根据本专利技术的实施例，所述加压烧结处理的真空度为3～20Pa，烧结压力为20～60MPa。根据本专利技术的实施例，所述快速加压烧结处理的温度为1300～2100摄氏度，升温速率为30～150摄氏度/分钟。根据本专利技术的实施例，所述快速加压烧结处理采用分段加热方式。根据本专利技术的实施例，所述方法进一步包括：(4)对所述水刀喷嘴的毛坯进行精细机械加工，以便获得所述水刀喷嘴。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种水刀喷嘴。根据本专利技术的实施例，所述水刀喷嘴是通过上述的方法制备的。专利技术人意外地发现，本专利技术实施例的水刀喷嘴，由于其硬质合金材料的晶粒在微米级别以下，从而使该水刀喷嘴的硬度高、密度大且断裂韧性高，可承受超高压(200MPa以上)且带磨料的工况，既能满足金属、复合材料及混凝土的快速切割，还可提高切割的效率。本领域技术人员能够理解的是，前面针对制备水刀喷嘴的方法所描述的特征和优点，仍适用于该水刀喷嘴，在此不再赘述。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术一个实施例的制备水刀喷嘴的方法流程图；图2是本专利技术一个实施例的水刀喷嘴产品的外观示意图；图3是本专利技术一个实施例的水刀喷嘴的电子扫描显微镜照片。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，本
人员会理解，下面实施例旨在用于解释本专利技术，而不应视为对本专利技术的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过市购到的常规产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备水刀喷嘴的方法。参照图1～2，对本专利技术的制备方法进行详细的描述。根据本专利技术的实施例，参照图1，该方法包括：S100：将碳化钨与成核剂进行混合处理，以便获得混合粉末。在该步骤中，将碳化钨与成核剂进行混合处理，以便获得混合粉末，其中，成核剂选自碳化钒和碳化铬的至少一种。如此，添加的成核剂可以有效地控制后续烧结处理过程中硬质合金晶粒的大小，从而使该新型的硬质合金材料组成的水刀喷嘴的硬度高。根据本专利技术的实施例，还可以将碳化钨、成核剂与钴粉进行混合。其中，钴粉可以作为硬质合金晶粒间的粘结相，从而进一步增强该硬质合金材料的断裂韧性，进而使该水刀喷嘴的耐磨性和耐压性更好。根据本专利技术的实施例，混合粉末中碳化钨、成核剂与钴粉的具体重量比不受特别的限制，本领域技术人员可根据后续快速加压烧结处理获得水刀喷嘴毛坯的性能结果进行调整。在本专利技术的一些实施例中，基于混合粉末的总重量，碳化钨、成核剂与钴粉的重量比可以为(96～99.99)：(0.01～2)：(0～4)。如此，采用上述比例获得的混合粉末，在经过制粒、烧结后，可获得硬度更高、断裂韧性更好、更耐磨耐压的水刀喷嘴。根据本专利技术的实施例，混合处理的具体方法和工艺都不受特别的限制，只要该混合处理可以将碳化钨、成核剂充分地均匀混合即可，本领域技术人员可根据带混合的各组分的重量和性能进行选择。在本专利技术的一些实施例中，混合处理可以是在球磨机中加入纯净水或无水乙醇进行50～150小时。如此，采用上述条件的混合处理，可以获得混合效果更均匀的混合粉末，从而有利于获得硬质合金晶粒尺寸分散性低的材料，进而有利于水刀喷嘴的耐压性更好。S200：将混合粉末进行制粒和干燥处理，以便获得球形颗粒。在该步骤中，将上述的混合粉末再进行制粒和干燥处理，以便获得球形颗粒。如此，可将充分混合均匀的混合粉末压实，从而有利于后续烧结处理的毛坯材料的致密度更好。在本专利技术的一些实施例中，可以将混合粉末放入喷雾塔中进行制粒和干燥处理，如此，可大批量地获得粒径分布均匀的球形颗粒。根据本专利技术的实施例，经过制粒和干燥处理获得的球形颗粒的具体尺寸，不受特别的限制，本领域技术人员可根据水刀喷嘴的毛坯尺寸进行设计和调整。在本专利技术的一些实施例中，球形颗粒的粒径可以为0.6～3微米。如此，采用上述粒径尺寸的球形颗粒，能使烧结获得的硬质合金材料的致密度更好，从而能使该水刀喷嘴的密度更大、硬度更高且耐压性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备水刀喷嘴的方法，其特征在于，包括：(1)将碳化钨与成核剂进行混合处理，以便获得混合粉末，其中，所述成核剂选自碳化钒和碳化铬的至少一种；(2)将所述混合粉末进行制粒和干燥处理，以便获得球形颗粒；(3)将所述球形颗粒放入模具中，进行快速加压烧结处理，以便获得所述水刀喷嘴的毛坯。

【技术特征摘要】
1.一种制备水刀喷嘴的方法，其特征在于，包括：(1)将碳化钨与成核剂进行混合处理，以便获得混合粉末，其中，所述成核剂选自碳化钒和碳化铬的至少一种；(2)将所述混合粉末进行制粒和干燥处理，以便获得球形颗粒；(3)将所述球形颗粒放入模具中，进行快速加压烧结处理，以便获得所述水刀喷嘴的毛坯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述碳化钨、所述成核剂与钴粉进行混合。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述混合粉末的总重量，所述碳化钨、所述成核剂与所述钴粉的重量比为(96～99.99)：(0.01～2)：(0～4)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合处理是在球磨机中加入纯净水或无水乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡庆，黄泽兰，陈邦明，周煜，
申请(专利权)人：崇义恒毅陶瓷复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36