一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴及其制备方法，该复合氮化硼陶瓷高温喷嘴由以下质量份数的原料制成：氮化硼60‑70份、碳化硅10‑15份、二氧化锆30‑40份、二氧化硅10‑16份、氮化硅10‑15份、结合剂2‑6份、氧化铅2‑6份、长石3‑5份、连续碳纤维3‑5份、稳定剂2‑6份、助剂3‑6份和适量水。有益效果：改善了单一材质所具有的弊端，此外，通过两个部件的组合构成一个完整喷嘴，在其中一个部件中加入助剂进一步提高耐热冲击性，在靠近高温器体的一端使用耐热冲击性更好的部件，更能耐受高温环境，使其满足实际使用环境的同时也减少了不必要材料的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴及其制备方法
本专利技术涉及高温喷嘴
，具体来说，涉及一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴及其制备方法。
技术介绍
喷嘴是很多种喷淋，喷雾，喷油，喷砂设备里很关键的一个部件，甚至是主要部件,按喷嘴的功能喷嘴大致可分为，喷雾喷嘴，喷油烧嘴，喷砂嘴，及特殊喷嘴，按材料分类，可分为金属喷嘴，塑料喷嘴，陶瓷喷嘴，合金喷嘴。陶瓷喷嘴有非常好的耐磨性和耐化学性，使用领域十分广泛，在农业、化工、钢铁等领域均有应用，但是传统的陶瓷喷嘴材质大多为二氧化硅材质和纯氮化硼材质喷嘴，二氧化硅材质的喷嘴由于其硬度较高，加工性能较差，只能适用于宽度较小的窄带材的生产，而纯氮化硼材质的喷嘴，加工性能很好，虽然散热效果较好(导热性能好)，但抗热冲击能力以及韧性都较弱，使用一段时间后，很快就会出现喷口变形、喷道被熔融液体冲击成流沟，造成喷射体沉积在基材上的厚度不均匀，因而为了改变单一材质带来的缺陷，需要使用复合材质制作喷嘴，来改善单一材质带来的缺陷，此外，在一些领域，喷嘴的喷淋溶液温度高，特别是化工行业，喷头的一端会靠近熔炉等高温器体，因而需要喷嘴具有耐高温的特性，但是在实际使用的过程中，靠近发热器体的一端会承受更高的温度，两端的受热温度也是具有差异，因而会影响到喷嘴的使用。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴。该复合氮化硼陶瓷高温喷嘴由以下质量份数的原料制成：氮化硼60-70份、碳化硅10-15份、氧化锆30-40份、二氧化硅10-16份、氮化硅10-15份、结合剂2-6份、氧化铅2-6份、长石3-5份、连续碳纤维3-5份、稳定剂2-6份、助剂3-6份和适量水。进一步的，所述结合剂包括以下原料组份：氧化铝1-3份和氧化钾1-3份。进一步的，所述稳定剂包括以下原料组份：三氧化二钇1-3份和锆酸钙1-3份。进一步的，所述助剂包括以下原料组份：氧化钙1-2份、氧化镁1-2份和氮化铝1-2份。根据本专利技术的另一方面，提供了一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴的制备方法。该复合氮化硼陶瓷高温喷嘴的制备，包括以下步骤：根据上述质量份数，称取所述复合氮化硼陶瓷高温喷嘴所需各原料；将称取好的氮化硼、碳化硅、氧化锆、二氧化硅、氮化硅、结合剂、氧化铅、长石和稳定剂进行混合操作，形成混合物一；将混合物一一分为二，分成等量的混合物二和混合物三，在混合物二中添加称取好的助剂并混合，形成混合物四；将混合物三和混合四分别放入真空环境的煅烧炉内进行烧结，对连接碳纤维进行热处理，热处理后加入混合物三和混合物四中，继续煅烧；当煅烧炉内温度达到1200℃后，往煅烧炉内添加惰性气体，使煅烧炉内处于惰性气体气氛内，当煅烧炉内温度达到1800℃时，进行保温操作；将煅烧好的上述混合物三和混合物四进行粉碎、筛选、研磨后，得超细粉，随后在超细粉加入适量水打浆装模成型，得素胚；对素胚进行修胚、干燥、装炉后进行煅烧烧结，冷却出料制得部件一和部件二；对部件一和部件二进行螺纹加工操作，随后将部件一和部件二进行螺纹连接，得到复合氮化硼陶瓷高温喷嘴。进一步的，上述连接碳纤维在进行热处理时，将连续碳纤维置于管式炉内，以10℃/min的加热速率加热至1000度，随后保温至1-2h。进一步的，上述管式炉内加热环境为惰性气体气氛。进一步的，上述煅烧炉的加热速率为15℃/min，上述混合物三和混合物四进行保温时，保温为温度1750-1800℃、保温压强为15-20MPa，保温时长为2-3h。进一步的，上述混合物三和混合四采用100-150目筛选，上述混合物三和混合物四进行研磨时，采用5000-6000rpm高速研磨机，研磨时间为1-2h。进一步的，上述素胚进行煅烧时，先在常压、450-550℃温度下煅烧2-3h，随后在温度1750-1800℃、压力15-20MPa、50％CO和50％H2氛围下烧结3-6h，得到部件一和部件二。其中，本专利技术所采用的原料阐述如下：氮化硼：具有良好的导热性。硬度仅次于金刚石，是一种超硬材料，常用作刀具材料和磨料。碳化硅：化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。二氧化锆：具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂。二氧化硅：是制造耐火材料的原料，二氧化硅还可以作为润滑剂，是一种优良的流动促进剂，主要作为润滑剂、抗黏剂、助流剂。氮化硅：是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击。氧化铅：用于制造高折射率光学玻璃、陶瓷瓷釉、精密机床的平面研磨剂，是医用原料、橡胶着色剂。长石：是一种含有钙、钠、钾的铝硅酸盐矿物，是重要的造岩矿物。主要用于制造陶瓷、搪瓷、玻璃原料、磨粒磨具等。连续碳纤维：具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。氧化铝：是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。氧化钾：能溶解部分的二氧化硅和三氧化二铝，生成玻璃相，填充于胎体骨架的空隙中，并能加速莫来石的成长，提高机械强度，促进胎体烧结，提高瓷器的透明度，能降低釉的膨胀系数，增加釉的弹性，对热稳定性有利。三氧化二钇：可用作高级光学玻璃添加剂制高温透明玻璃、陶瓷材料添加剂、x光增感屏稀土荧光粉、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。锆酸钙：具有钙钛矿型结构，相对介电常数28，可用作陶瓷，化工原料，辅料。氧化钙：白色或带灰色块状或颗粒，溶于酸类、甘油和蔗糖溶液，几乎不溶于乙醇，用于耐火材料、干燥剂。氧化镁：有高度耐火绝缘性能，经1000℃以上高温灼烧可转变为晶体，升至1500-2000℃则成死烧氧化镁。氮化铝：可稳定到2200℃，室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料，抗熔融金属侵蚀的能力强。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：该喷嘴通过多种材料的复合，不仅能够提高喷嘴的抗热冲击力和韧性，从而使得喷嘴具有良好的耐高温性，提高材料的抗变形能力，致密度高，改善了单一材质所具有的弊端，此外，通过两个部件的组合构成一个完整喷嘴，在其中一个部件中加入助剂进一步提高耐热冲击性，在靠近高温器体的一端使用耐热冲击性更好的部件，更能耐受高温环境，使其满足实际使用环境的同时也减少了不必要材料的浪费，节省了生产成本，具有更好的使用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴，其特征在于，该复合氮化硼陶瓷高温喷嘴由以下质量份数的原料制成：/n氮化硼60-70份、碳化硅10-15份、二氧化锆30-40份、二氧化硅10-16份、氮化硅10-15份、结合剂2-6份、氧化铅2-6份、长石3-5份、连续碳纤维3-5份、稳定剂2-6份、助剂3-6份和适量水。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴，其特征在于，该复合氮化硼陶瓷高温喷嘴由以下质量份数的原料制成：
氮化硼60-70份、碳化硅10-15份、二氧化锆30-40份、二氧化硅10-16份、氮化硅10-15份、结合剂2-6份、氧化铅2-6份、长石3-5份、连续碳纤维3-5份、稳定剂2-6份、助剂3-6份和适量水。


2.根据权利要求1所述的一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴，其特征在于，所述结合剂包括以下原料组份：氧化铝1-3份和氧化钾1-3份。


3.根据权利要求2所述的一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴，其特征在于，所述稳定剂包括以下原料组份：三氧化二钇1-3份和锆酸钙1-3份。


4.根据权利要求3所述的一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴，其特征在于，所述助剂包括以下原料组份：氧化钙1-2份、氧化镁1-2份和氮化铝1-2份。


5.一种复合氮化硼陶瓷高温喷嘴的制备方法，其特征在于，用于权利要求4所述的复合氮化硼陶瓷高温喷嘴的制备，包括以下步骤：
根据上述质量份数，称取所述复合氮化硼陶瓷高温喷嘴所需各原料；
将称取好的氮化硼、碳化硅、二氧化锆、二氧化硅、氮化硅、结合剂、氧化铅、长石和稳定剂进行混合操作，形成混合物一；
将混合物一一分为二，分成等量的混合物二和混合物三，在混合物二中添加称取好的助剂并混合，形成混合物四；
将混合物三和混合四分别放入真空环境的煅烧炉内进行烧结，对连接碳纤维进行热处理，热处理后加入混合物三和混合物四中，继续煅烧；
当煅烧炉内温度达到1200℃后，往煅烧炉内添加惰性气体，使煅烧炉内处于惰性气体气氛内，当煅烧炉内温度达到...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，冀坤，
申请(专利权)人：潍坊卓宇新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37