一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷噴嘴技術領域，特別涉及一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷及其制備方法。
【背景技術】
[0002]噴嘴是許多工業(yè)設備進行生產和加工所必需的部件，如高壓磨料水射流切割設備、煉油設備中的催化裂化裝置、噴射鉆井設備、超音速氣流粉碎機等設備中的關鍵部件之一，也是最容易耗損的部件。由于噴嘴在使用過程中，受到高速沖刷、磨蝕、熱蝕、沖擊等作用，使其成為整個設備中的耗損最快的部件，而噴嘴的磨損和形狀保持關系到了設備出料的穩(wěn)定性、質量以及設備的生產效率和加工產品的質量等，在實際生產中，噴嘴的耐磨性和頻繁更換嚴重地影響了設備的生產質量和生產效率的正常發(fā)揮，因此，使用噴嘴的設備和行業(yè)迫切需要提高噴嘴的使用壽命和形狀保持性。
[0003]目前噴嘴領域中使用較多的是金屬或氧化鋁、氧化鋯等制備的普通陶瓷噴嘴，這些不同材質的噴嘴雖各有其自身的優(yōu)點，但還不能完全滿足噴嘴在使用過程中對耐磨、耐蝕等性能的需求。

【發(fā)明內容】

[0004]為了使陶瓷制備的嗔嘴具有尚耐磨性、尚耐蝕性、尚形狀保持性、尚使用壽命，本發(fā)明提供一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷及其制備方法。
[0005]本發(fā)明通過如下技術方案予以實現。
[0006]一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷，其原料組成及其重量百分比含量為:90?95%金剛石微粉，1.5 ?4% S12,1 ?2.5%Β203，0.5 ?1%Α1203，0.5 ?l%Na20、0.25 ?1%K20，
0.25?1.5% Li2O ;所述的金剛石微粉的粒度為I?5 μπι。
[0007]所述的一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷，優(yōu)選的原料組成及其重量百分比含量為:95%金剛石微粉，1.5% S12,1 % B2O3,0.5% Al2O3,0.5% Na20、0.25% K2O, 1.25% Li2O ;優(yōu)選的金剛石微粉的粒度為2 μπι。
[0008]—種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷的制備方法，具有如下步驟:
(1)、粉末原料的配制及混合均勻:原料組成及重量百分比含量為:90?95%金剛石微粉，1.5 ?4% S12,1 ?2.5% B2O3,0.5 ?I % Al2O3,0.5 ?I % Na20、0.25 ?I % K2O, 0.25 ?
1.5% Li2O,將粉末原料按比例混合并利用球磨機球磨2~5h，至粉末原料混合均勻后，將混合均勻的粉末原料通過型號為60目的篩子進一步混合均勻；
(2)、將步驟(I)配制的混合均勻的粉末原料放入手動油壓機進行干壓成型，其中手動油壓機所采用的壓力為90KPa，保壓時間為30s~2min ;然后利用等靜壓機在1000~1500MPa壓力下保壓l~2min，使干壓成型后的坯體進一步致密化；
(3)、將步驟(3)致密化后的坯體在氮氣或者氬氣保護氣氛中于700°C?800°C進行燒結，保溫時間為l~3h，即獲得高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷。
[0009]所述的高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷優(yōu)選的燒結方法是:致密化后的坯體在氮氣保護氣氛中于760 °C溫度下燒結并保溫2h。
[0010]本發(fā)明的有益效果。
[0011]本發(fā)明通過調整原料組成及原料的重量百分比含量，加之采用高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷的制備方法，提供了一種具有高耐磨性、高耐蝕性、高形狀保持性、高使用壽命的金剛石噴嘴用陶瓷，一方面減少了噴嘴的更換頻率，提高了設備的使用效率，另一方面提高了噴嘴的耐磨性，減少了由于噴嘴的損耗而帶來的對流經噴嘴的原料的污染，改善和提高了由于噴嘴使用本身對生產和加工帶來的不利影響。
【具體實施方式】
[0012]金剛石是目前世界上自然形成的最硬的材料，正由于其超高硬度帶來了其一系列的優(yōu)良性能，如高的耐磨性、耐蝕性等。但金剛石是由碳原子以共價鍵形式構成的面心立方結構，鍵能很高，結構很穩(wěn)定，在高溫下其自身擴散系數很低，因此純金剛石很難通過高溫處理而實現自身燒結，而燒結程度對噴嘴的耐磨、耐蝕性、使用壽命等有很大的影響。而陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕以及高硬度等特點，因此，考慮采用陶瓷材料作為金剛石噴嘴的燒結助劑，而金剛石在600°C以上的高溫下熱處理時易氧化分解，尤其對于粒度較小的金剛石微粉，這種特點就更加明顯，因此考慮采用可以形成低溫液相的復合陶瓷體系作為燒結助劑，并在惰性氣氛保護下進行熱處理。另外，材料的燒結還和材料制品的成型密度有關，成型密度越高，顆粒間距離越小，材料越易燒結，而等靜壓成型不僅使制品的成型密度均勻性高，也有利于提高制品的成型密度，因此，考慮采用等靜壓方法成型。
[0013]綜合考慮金剛石噴嘴的性能、形狀、燒結、成本等因素，采用可形成低溫液相的S12- B 203 — Al 203 — Na 20 一 K2O 一 Li2O復合陶瓷體系作為燒結助劑，等靜壓成型和氮氣或氬氣保護下的無壓熱處理方式。
[0014]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0015]實施例1
一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷，優(yōu)選的原料組成及其重量百分比含量為:90%金剛石微粉，4% S12, 2.5% B2O3,0.5% Al2O3,1 % Na20、0.5% K2O, 1.5% Li2O,其中金剛石微粉的粒度為I ym。
[0016]本實施例中，一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷依次通過以下步驟制備:
(1)、粉末原料的配制及混合均勻:原料組成及重量百分比含量為:90%的粒度為Iμ??的金剛石微粉，4% S12, 2.5% B2O3,0.5% Al2O3,1 % Na2O'0.5% K2O, 1.5% Li2O,將粉末原料按比例混合并利用球磨機球磨2h，至粉末原料混合均勻后，將混合均勻的粉末原料通過型號為60目的篩子進一步混合均勻；
(2)、將步驟(I)配制的混合均勻的粉末原料放入手動油壓機進行干壓成型，其中手動油壓機所采用的壓力為90KPa，保壓時間為30s ;然后利用等靜壓機在100MPa壓力下保壓lmin，使干壓成型后的還體進一步致密化；
(3 )、將步驟(2 )致密化后的坯體在氬氣保護氣氛中于700 0C進行燒結，保溫時間為Ih，即獲得高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷。
[0017]利用制得的陶瓷材料制成30X6X4mm的標準試樣，測得其抗折強度為89Mpa。
[0018]實施例2
一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷，優(yōu)選的原料組成及其重量百分比含量為:92%金剛石微粉，3% S12, 2.5% B2O3,0.5% Al2O3,1 % Na20、0.5% K2O, 0.5% Li2O,其中金剛石微粉的粒度為2 μπι。
[0019]本實施例中，一種高耐磨金剛石噴嘴用陶瓷依次通過以下步驟制備:
(1)、粉末原料的配制及混合均勻:原料組成及重量百分比含量為:92%的粒度為2μπι金剛石微粉，3% S12, 2.5% B2O3,0.5% Al2O3,1 % Na20、0.5% K2O, 0.5% Li2O,將粉末原料按比例混合并利用球磨機球磨3h，至粉末原料混合均勻后，將混合均勻的粉末原料通過型號為60目的篩子進一步混合均勾；
(2)、將步驟(I)配制的混合均勻的粉末原料放入手動油壓機進行干壓成型，其中手動油壓機所采用的壓力為90KPa，保壓時間為Imin ;然后利用等靜壓機在1200MPa壓力下保壓90s，使干壓成型后的坯體進一步致密化；
(3 )、將步驟(2 )致密化后的坯體在氬氣保護氣氛中于720 °C進行燒結，保溫時間為4h，即獲得高耐磨