本發(fā)明屬于耐火陶瓷噴嘴領域，特別涉及一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法。
背景技術：
噴嘴是很多種噴淋，噴霧，噴油，噴砂設備里很關鍵的一個部件，甚至是主要部件。噴嘴廣泛應用于機械、石油、化工、汽車、船舶、航空航天、冶金、煤炭等各行各業(yè)，是表面強化、表面清洗、表面噴涂、表面改性、磨料噴射切割、水射流切割等機械設備上的關鍵部件之一。噴嘴可與各種干式或濕式噴砂機、噴丸機、切割機配套使用，以壓縮空氣或液體為動力，通過噴槍噴嘴將磨料高速噴射到零件表面，達到表面處理的目的。噴嘴的使用范圍幾乎涵蓋所有機械制造企業(yè)，其需求量巨大。幾乎所有的工程機械廠都需要使用噴砂或噴丸設備進行表面處理，各種機械設備、管道等在噴漆前，需要對表面進行噴砂或噴丸處理；石油行業(yè)的各種管道需要用噴砂進行清洗；日本等工業(yè)發(fā)達國家在切割鋼材時，采用噴磨料切割，大量使用噴嘴。噴嘴的主要用途如下。1)表面預處理：通過噴砂對電鍍、噴涂表面進行預處理，可大大提高鍍層和涂層附著力。2)表面強化和表面改性：通過對工件表面進行噴砂處理，可提高金屬表面硬度和疲勞壽命。3)表面清理：采用噴砂處理，可對鑄造件、鍛壓件、沖壓件、焊接件、熱處理件、軋鋼件、舊機件、防銹層等去氧化皮和毛刺；對大面積物件(如集裝箱、鋼板、船舶、石材)表面清理除銹；對食用模具、廚具、器皿等除菌和清洗；對各種機件里外除油、除銹和磨光等；對橡膠模、塑膠模、制玻璃模、金屬模等清潔和磨光。
陶瓷噴嘴的制備也是現(xiàn)在研究的重點，如CN102674815A公開了一種氧化鋁陶瓷噴嘴材料及其制備方法。氧化鋁陶瓷噴嘴材料通過以下步驟制得：將羧甲基纖維素鈉水溶液加入α-Al2O3陶瓷粉料中，混合均勻，再加入聚乙烯醇，制得預混料；預混料過篩造粒后加入甘油進行潤滑處理；潤滑處理過的預混料顆粒在70～100℃加熱；采用雙向模壓工藝將預混料顆粒模壓成型，制得素坯，之后進行燒結，制得氧化鋁陶瓷噴嘴材料。本發(fā)明提供的氧化鋁陶瓷噴嘴材料的制備工藝簡單，成品率高，價格低廉，采用本發(fā)明提供的氧化鋁陶瓷噴嘴材料制備方法制得的氧化鋁陶瓷噴嘴材料可在1500℃使用，強度高，熱穩(wěn)定性好，高溫下耐腐蝕，噴嘴材料性能優(yōu)越；除了氧化鋁的陶瓷噴嘴，還有氧化鋯類的陶瓷噴嘴，如CN101564935公開了紡織噴印用氧化鋯陶瓷噴嘴的制造方法，它涉及陶瓷噴嘴的制造方法。它解決了現(xiàn)有方法制造的噴嘴存在工藝復雜、生產成本高、無法制造出三維結構復雜以及孔道小的噴嘴和產品耐腐蝕性差、耐磨性差的問題。方法：一、氧化鋯陶瓷粉放入混煉機中加熱，然后加入粘結劑混煉，造粒后得喂料；二、喂料置于微注射成形機中進行微注射成形后得注射坯；三、注射坯置于熱脫脂爐中脫脂和預燒結，隨爐冷卻后得坯料；四、坯料置于燒結爐中保溫燒結，經(jīng)研磨、拋光后即得紡織噴印用氧化鋯陶瓷噴嘴。本發(fā)明中制造的紡織噴印用氧化鋯陶瓷噴嘴，具有良好的耐腐蝕性和耐磨性，噴嘴的孔道小，直徑為0.2～1.0mm，可制備出三維結構復雜的噴嘴，制造方法簡單，成本低。雖然現(xiàn)在制備陶瓷噴嘴的方法較多，類型也較多，但是隨著高新技術的需求，對于陶瓷噴嘴的各種性能的要求也越來越高，尤其是在耐高溫以及抗開裂等性能有待于提高。
本發(fā)明主要解決的技術問題是：針對現(xiàn)有技術的不足，一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，通過優(yōu)化硅鈦碳陶瓷噴嘴的原料組成，采用硅鈦碳粉體和剛玉作為主原料，以Al-Ti合金粉、酚醛樹脂、四硼化碳和碳化硅為輔料，同時，在制備過程中，采用大小磨球混合球磨，抽濾成型，以及采用預燒水淬工藝，提高所制備產品的物化性能，所制備的陶瓷噴嘴熱穩(wěn)定性好，抗壓能力強，耐腐蝕，且不易開裂的。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對上述問題，研制出一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法。
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體30-40份；剛玉30-40份；Al-Ti合金粉1-7份；酚醛樹脂1-3份；四硼化碳1-3份；碳化硅1-3份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，包括6mm和12mm兩種磨球，大小磨球的比例為3：1；球磨時，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1-2h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為10-20MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為80-120℃，干燥時間為2-6h；
將坯體在700-900℃下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為20-60s；
將處理后的坯體在自然條件下干燥10-20h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1800-1950℃，燒成時間為4-6小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
作為優(yōu)選，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體35份；剛玉35份；Al-Ti合金粉5份；酚醛樹脂2份；四硼化碳2份；碳化硅2份。
作為優(yōu)選，步驟3)中的成型壓力為15MPa。
作為優(yōu)選，步驟5)為將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1900℃，燒成時間為5小時。
作為優(yōu)選，硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
本發(fā)明的有益效果：
整體而言，通過優(yōu)化陶瓷噴嘴的組成，來提高陶瓷噴嘴的熱穩(wěn)定性、抗壓能力、耐腐蝕性、耐磨以及不易開裂等性能；在傳統(tǒng)的以剛玉為主體的原料基礎上，選擇主要成分為硅鈦碳粉體作為主要原料，結合常規(guī)的剛玉原料，形成硅鈦碳陶瓷噴嘴；硅鈦碳粉體為層狀結構，具有較好的韌性；Al-Ti合金粉的加入，其一方面優(yōu)化陶瓷噴嘴的低溫使用性能，提高陶瓷噴嘴的使用壽命以及安全可靠性，在燒結溫度下，鋁鈦合金粉將會熔化，隨著熔化產生大量的熱，一方面帶來體系的溫度升高，加劇氧化，提高體系的抗氧化性能；同時，鋁鈦合金還可以在主要原料的硅鈦碳的四周形成保護層，從而提高陶瓷噴嘴的熱穩(wěn)定性和耐火性能。四硼化碳是新型的陶瓷噴嘴原料，該四硼化碳材料作為增韌相，提高陶瓷噴嘴的微觀結構，耐沖蝕磨損等性能。而碳化硅作為燒結助劑，酚醛樹脂作為結合劑；
而從制備工藝來說，本發(fā)明在傳統(tǒng)的制備工藝的基礎上，優(yōu)化制備工藝，通過充分的消除產品的內在應力，降低其熱膨脹系數(shù)，整體制備工藝簡單，但是對于優(yōu)化產品的性能卻產生重大的提高。在球磨工藝中，采用一大一小兩種合金磨球，由于硅鈦碳的硬度較高，通過普通的球磨很難達到整體原料體系的球磨混合均勻，而通過采用兩種磨球，不僅可以使得各種不同粒徑的原料能夠更好的磨細，還使得其粒度更為均一，原料漿料的混合性能更好；在壓坯過程中，本發(fā)明優(yōu)化采用真空抽濾濕法壓坯，不僅集成了過濾和壓坯工藝，還使得原料的利用率得到提高；同時，在預燒之后，進行水淬，可以更進一步的釋放燒結坯體的應力，提高陶瓷噴嘴的耐磨耐壓性能，且不易開裂。
本發(fā)明制備工藝簡單綠色環(huán)保，可工業(yè)化實施。
本發(fā)明的陶瓷噴嘴的抗彎強度大于600MPa，硬度大于30GPa，斷裂韌性大于5.23MPa·m1/2；
具體實施方式
下面結合具體的實施例，并參照數(shù)據(jù)進一步詳細描述本發(fā)明。應理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實施例1：
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體35份；剛玉35份；Al-Ti合金粉5份；酚醛樹脂2份；四硼化碳2份；碳化硅2份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，包括6mm和12mm兩種磨球，大小磨球的比例為3：1；球磨時，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為15MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為1000℃，干燥時間為4h；
將坯體在800℃下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為50s；
將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1900℃，燒成時間為5小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
實施例2：
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體30份；剛玉30份；Al-Ti合金粉5份；酚醛樹脂3份；四硼化碳2份；碳化硅3份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，包括6mm和12mm兩種磨球，大小磨球的比例為3：1；球磨時，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為15MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為1000℃，干燥時間為4h；
將坯體在800℃下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為50s；
將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1950℃，燒成時間為5小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
實施例3：
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體40份；剛玉40份；Al-Ti合金粉7份；酚醛樹脂7份；四硼化碳1份；碳化硅1份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，包括6mm和12mm兩種磨球，大小磨球的比例為3：1；球磨時，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為15MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為1000℃，干燥時間為4h；
將坯體在800℃下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為50s；
將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1900℃，燒成時間為5小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
實施例4：
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體30份；剛玉30份；Al-Ti合金粉1份；酚醛樹脂1份；四硼化碳1份；碳化硅1份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，包括6mm和12mm兩種磨球，大小磨球的比例為3：1；球磨時，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為15MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為1000℃，干燥時間為4h；
將坯體在700℃下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為50s；
將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1900℃，燒成時間為5小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
對比例1：
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體35份；剛玉35份；酚醛樹脂2份；四硼化碳2份；碳化硅2份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，包括6mm和12mm兩種磨球，大小磨球的比例為3：1；球磨時，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為15MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為1000℃，干燥時間為4h；
將坯體在800℃下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為50s；
將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1900℃，燒成時間為5小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
對比例2：
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體35份；剛玉35份；Al-Ti合金粉5份；酚醛樹脂2份；四硼化碳2份；碳化硅2份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，為6mm磨球，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為15MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為1000℃，干燥時間為4h；
將坯體在800℃下預燒，隨后進行水淬，將坯體快速放入水中，時間為50s；
將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1900℃，燒成時間為5小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
對比例3：
一種硅鈦碳陶瓷噴嘴的制備方法，
包括如下制備步驟：
準備噴嘴原料，該噴嘴的原料組成為：硅鈦碳粉體35份；剛玉35份；Al-Ti合金粉5份；酚醛樹脂2份；四硼化碳2份；碳化硅2份；
將原料放入球磨筒中球磨24h，球磨轉速為100r/min，磨球為YG8硬質合金，包括6mm和12mm兩種磨球，大小磨球的比例為3：1；球磨時，球料比為20:1；球磨介質為去離子水；
將球磨后的漿料倒入四周帶孔的不銹鋼模具中，靜置1h，隨后采用真空抽濾，排除水分，然后進行靜壓成型，成型壓力為15MPa；
將坯體放入真空干燥箱內干燥，干燥溫度為1000℃，干燥時間為4h；
將坯體在800℃下預燒；
將處理后的坯體在自然條件下干燥15h，放入窯爐內進行燒成，燒成溫度為1900℃，燒成時間為5小時；隨爐冷卻，即可獲得硅鈦碳陶瓷噴嘴。
硅鈦碳粉體，粒度為0.1-2μm，純度大于99.9％；剛玉的顆粒粒度為1-2μm，氧化鋁含量大于99wt％；Al-Ti合金粉，粒度≤0.088mm，Al含量大于50wt％；酚醛樹脂，殘?zhí)苛繛?5wt％。
本發(fā)明實施例及對比例的物化性能如下：
對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。