CN100448797C - 一种碳化硼基陶瓷喷砂嘴材料 - Google Patents

一种碳化硼基陶瓷喷砂嘴材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碳化硼基陶瓷喷砂嘴材料，该材料以碳化硼作为基体，以碳化钛作为强化相，同时添加金属粘结相钼和镍，以增强材料组织的接合。以该材料制成的喷砂嘴致密化程度高，其强度和韧性比纯碳化硼陶瓷大幅度提高，烧结温度由纯碳化硼陶瓷的2200℃降低到1900℃以下，并且烧结时间大大缩短，该材料具有较强的抗冲蚀磨损能力强，使用寿命长。

Description

一种碳化硼基陶瓷喷砂嘴材料
一、技术领域
本发明涉及一种碳化硼(B4C)基陶瓷材料，特别适用于制成喷砂嘴。
二、背景技术
喷砂嘴要求具有高的硬度和耐磨性，并且具有一定的强度和韧性。目前，国内外制作喷砂嘴的材料有金属、硬质合金和陶瓷等。在相同条件下钢制喷砂嘴的寿命远不如硬质合金喷砂嘴，硬质合金喷砂嘴的寿命不如陶瓷喷砂嘴。纯碳化硼(B4C)陶瓷由于具有很高的硬度和耐磨性能，因而是制备陶瓷喷砂嘴的首选材料。但纯B4C陶瓷喷砂嘴的强度和断裂韧性低，在应用中很容易发生脆性断裂，可靠性低。并且B4C陶瓷材料致密化程度低，烧结温度高达2200℃，需要使用超高温烧结炉，烧结时间长，能量消耗大，导致用纯B4C陶瓷喷砂嘴价格高。为此急需寻求一种新的技术，来提高纯B4C陶瓷喷砂嘴的性能，降低其烧结温度和制造成本。中国专利(专利号：ZL 02 1 35599.1，2004)报道了B4C/(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴，它是以B4C为基体，(W，Ti)C固溶体为增韧补强剂，借助于热压过程的B4C和(W，Ti)C原位化学反应，制备的B4C/(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴，该陶瓷喷嘴材料中没有添加金属粘结相。中国文献“硅酸盐通报”(2004，23(3)：18-20)报道了B4C/SiCw陶瓷喷砂嘴，它是以B4C为基体，SiC晶须为增韧补强剂，采用热压烧结工艺制备的B4C/SiCw陶瓷喷砂嘴，其烧结温度达2000～2150℃。
三、发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种碳化硼基陶瓷喷砂嘴材料，其组分包括碳化硼、碳化钛、金属钼和镍。
以碳化硼作为耐磨相，通过加入适量的碳化钛强化相、钼和镍金属粘结相，在保证B4C基陶瓷喷砂嘴硬度满足使用要求的前提下，提高其强度和韧性，从而提高B4C基喷砂嘴的使用寿命。
本发明的碳化硼基陶瓷喷砂嘴材料采用如下热压烧结工艺制做：
1、按B4C 50-80％，TiC 18-45％，金属钼和镍2-5％称取原料(均为体积比)。金属组成重量比为：钼10％，镍90％；
2、将各组成物料按配方混合，装入不锈钢制成的球磨罐中进行球磨，采用YG8硬质合金球，用无水乙醇作为球磨介质，球磨时间150～200小时；球磨后的粉料在真空干燥箱中烘干，干燥完毕后在氮气流中过筛；
3、过筛后的混合粉末，在钢模中冷压成型后，再装入石墨模中热压烧结。以流动的氩气或氮气作为保护气体，热压温度为1800～1900℃，热压压力为30～40MPa，热压保温时间为15～30min；
4、将热压后的毛坯经磨削端面和外圆面，即可制备出B4C/TiC/Mo/Ni陶瓷喷砂嘴。
本发明通过上述工艺制备的B4C/TiC/Mo/Ni陶瓷喷砂嘴致密化程度高，其强度和韧性比纯B4C陶瓷大幅度提高，烧结时间大大短，烧结温度由纯B4C陶瓷的2200℃降低到1900℃以下。从而使B4C陶瓷喷砂嘴制造过程中的能耗和成本大大降低。喷砂冲蚀试验结果表明，使用B4C/TiC/Mo/Ni陶瓷喷砂嘴可提高喷嘴的寿命、减小资源消耗、降低喷砂成本、减小工人劳动强度。
四、具体实施方式
下面给出本发明的两个最佳实施例：
实施例1：按B4C 50％，TiC 45％，金属钼和镍5％称取原料(均为体积比)。金属组成重量比为：钼10％，镍90％。将各组成物料按配方混合，装入不锈钢制成的球磨罐中进行球磨，采用YG8硬质合金球，用无水乙醇作为球磨介质，球磨时间150小时；球磨后的粉料在真空干燥箱中烘干，干燥完毕后在氮气流中过筛。过筛后的混合粉末，在钢模中冷压成型后，再装入石墨模中热压烧结。以流动的氩气作为保护气体，热压温度为1800℃，热压压力为30MPa，热压保温时间为15min。将热压后的毛坯经磨削端面和外圆面，即可制备出B4C/TiC/Mo/Ni陶瓷喷砂嘴。采用上述工艺制备的B4C基陶瓷喷砂嘴致密化程度高，其强度和韧性比纯B4C陶瓷大幅度提高，烧结温度大大降低，并且烧结时间缩短，喷嘴的抗蚀磨损能力良好。
实施例2：如实施例1所述，所不同的是：按B4C 80％，TiC 18％，金属钼和镍2％称取原料(均为体积比)。球磨时间200小时，热压温度为1900℃，热压压力为35MPa，热压保温时间为30min。

Claims (1)

1.一种碳化硼基陶瓷喷砂嘴材料，其特征是该陶瓷喷砂嘴材料的成分含有碳化硼、碳化钛、金属钼和镍，其原料组成体积比为：B4C 50-80％，TiC 18-45％，金属2-5％，钼在金属成分中所占的重量比为10％，镍在金属成分中所占的重量比为90％。
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