CN114406218A - 一种石英喷嘴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种石英喷嘴及其制备方法。石英喷嘴包括两端开口的空心石英管，石英管管壁厚度为H，沿着石英管的长度方向，石英管一端的管壁逐渐向中心轴靠近，与该端的开口形成漏斗状结构，并且漏斗状结构的管壁厚度大于H。溶体经过该喷嘴时能够大大降低由于喷嘴处管壁厚度减小而引起熔体降温加速，导致冷凝堵管而影响材料制备的风险。本发明采用带有锥台结构的模具，锥台结构的外壁面呈内凹状，将模具内嵌在石英管中，通过石英管灼烧软化进行拉拔完全内贴包覆锥台结构，然后打孔得到喷孔。该方法简单易行，一致性高、可靠性高。

Description

一种石英喷嘴及其制备方法
技术领域
本发明属于石英材料精密加工领域，具体涉及一种石英喷嘴及其制备方法。
背景技术
在非晶软磁合金丝/带材和粉末制备实验中，超纯石英管最高能承受母合金熔体达1300度的高温，且不与金属熔体反应，是科研试验和生产设备的优选材料。
工业生产带喷嘴的石英管工艺过程简单，一般通过氢氧焰快速灼烧使石英管软化的同时拉拔成一定锥度，应用中再磨平锥尖得到一定尺寸的细孔即可。如中国发明专利文献CN109440023A公开了一种高磁感氮耦合铁基非晶纳米晶合金及其制备方法，该方法需要将合金铸锭破碎后放置在石英管内进行重熔，采用单辊快淬或气雾化法得到非晶合金带材或者粉末。其中，石英管下端的喷孔尺寸是制备非晶材料的关键参数之一，但是在实验工艺中是通过手工将石英管底部在砂纸上进行研磨得到喷孔，因而喷孔尺寸精度较低；另外，手动研磨过程因人而异，会使石英管喷孔的一致性差；同时，石英管底部拉拔一定锥度和研磨加工过程使喷孔四周石英壁厚变薄，使金属熔体在喷射过程中降温加速而导致冷凝堵管，从而严重影响了材料的制备过程进行。
发明内容
针对上述技术现状，本发明旨在提供一种石英喷嘴，熔体经过该喷嘴时能够降低冷凝堵管的发生概率。
本发明提供的技术方案为：一种石英喷嘴，包括两端开口的空心石英管，石英管管壁厚度为H，沿着石英管的长度方向，石英管一端的管壁逐渐向中心轴靠近，与该端的开口形成漏斗状结构，即该开口形成漏斗状结构的喷孔；其特征是：所述管壁向中心轴靠近的过程中，管壁的厚底大于H，即，漏斗状结构的管壁厚度大于H。
作为优选，将所述管壁向中心轴靠近的末端外壁平面化，即，通过外部机械挤压或者打磨的方法使所述末端外壁形成平面。
作为优选，漏斗状结构的管壁厚度是H的1.1～2倍。
作为优选，管壁向中心轴靠近的过程中，管壁的内壁面发生“膨胀”呈外凸状，从而增大了管壁厚度。作为进一步优选，所述外凸面的切向夹角为30°～90°。
作为优选，漏斗状结构的喷孔直径为0.08～0.3mm。
本发明还提供一种该石英喷嘴的制备方法：
采用模具与两端开口的石英管；
所述模具包括第一部分，第一部分的端部带有锥台结构；
第一部分能够内嵌在石英管，其外壁与石英管内壁吻合；
锥台结构中，与第一部分连接的端面记作A端面，另一端面记作B端面，A端面积大于B端面；锥台结构的外壁面呈内凹的弧面；
所述制备方法包括如下步骤：
(1)将模具的第一部分内嵌在石英管中；
(2)将石英管灼烧软化进行拉拔，石英管内壁贴紧并包覆模具的锥台结构，使包覆锥台结构的石英管的厚度大于石英管其余部位的厚度；
(3)包覆锥台结构的石英管的端部进行打孔，得到喷孔。
所述步骤(3)中，打孔方法不限，包括机械打孔与激光打孔。
作为优选，所述步骤(2)完成之后，通过外部机械挤压或者打磨对包覆锥台结构的石英管的端部进行平面化处理，进一步优选进行抛光处理。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明将石英管一端呈漏斗状结构的喷嘴的管壁厚度增大，当溶体经过该喷嘴时能够大大降低由于喷嘴处管壁厚度减小而引起熔体降温加速，导致冷凝堵管而影响材料制备的风险。另外，漏斗状结构能够保持熔体流动的稳定性。
(2)本发明采用带有锥台结构的模具，将模具内嵌在石英管中，通过石英管灼烧软化进行拉拔完全内贴包覆锥台结构，由于锥台结构的外壁面呈内凹结构，因此能够增大石英管在此处的包覆厚度，从而能够解决拉拔过程中石英壁厚度变薄的问题，大大降低由于喷嘴处管壁厚度减小而引起熔体降温加速，导致冷凝堵管而影响材料制备的风险。
(3)本发明采用模具进行石英管灼烧软化拉拔还能够提高石英管喷嘴的一致性。
(4)优选将石英管的端部进行平面化处理后进行机械钻孔或激光打孔，得到的喷孔的直径和圆度可控，有助于提高金属丝、带材或粉末材料制备的一致性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例1中石英管喷嘴的截面结构示意图。
图2是制备图1所示石英管喷嘴的石英管、模具，以及拉拔包覆模具的示意图。
图1-2的附图标记为：空心石英管1、开口2、开口3、中心轴4、末端5、外凸面的切向夹角6、管壁的内壁7、模具8、第一部分9，锥台结构10；
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
如图1所示，石英喷嘴包括两端开口的空心石英管1，石英管管壁的厚度H为1.5mm，沿着石英管的长度方向，石英管1的A端的管壁逐渐向中心轴4靠近，与A端的开口2形成漏斗状结构，开口3形成漏斗状结构的喷孔，开口3的直径为0.12mm。
本实施例中，A端的管壁向中心轴4靠近的末端5的外壁进行平面化，即，通过外部机械挤压或者打磨的方法使末端5外壁形成平面。
本实施例中，A端的管壁向中心轴4靠近的过程中，管壁的内壁7发生“膨胀”呈外凸面，该外凸面的切向夹角6为30°，从而增大了管壁厚度，使漏斗状的管壁厚度是H的1.1～2倍。
本实施例中，该石英喷嘴的制备方法如下：
如图2所示，采用模具8与两端开口的石英管1，石英管的管壁厚度H为1.5mm。模具8包括第一部分9，第一部分9的端部带有锥台结构10。第一部分9能够内嵌在石英管1，其外壁与石英管1的内壁吻合。
锥台结构10中，与第一部分连接的端面记作A端面，另一端面记作B端面，A端面积大于B端面；锥台结构的外壁面呈内凹的弧面。
(1)将模具8的第一部分9内嵌在石英管1中；
(2)将石英管灼烧软化进行拉拔，石英管1的内壁贴紧并包覆模具的锥台结构，由于锥台结构10的外壁面呈内凹状，使包覆锥台结构的石英管的内壁呈外凸面，该外凸面的切向夹角6为30°；
(3)通过外部机械挤压或者打磨对包覆锥台结构B端面的石英管进行平面化处理，然后进行抛光处理，最后通过激光打孔得到直径为0.12mm的喷孔。
利用单辊快淬法制备非晶丝时，采用本实施中的石英喷嘴，能够成功制备宽度一致的高质量非晶丝，且制备过程未发生堵管现象。
实施例2：
本实施例中，石英喷嘴包结构与实施例1基本相同，所不同的是石英管管壁的厚度H为1.0mm；开口3的直径为0.3mm；管壁的内壁7发生“膨胀”呈外凸面，该外凸面的切向夹角6为90°。
本实施例中，该石英喷嘴的制备方法与实施例1基本相同，所不同的是采用管壁厚度H为1.0mm的石英管1；锥台结构的外壁面呈内凹的弧面，将石英管灼烧软化进行拉拔，石英管1的内壁贴紧并包覆模具的锥台结构，由于该内凹弧面能够使包覆锥台结构的石英管的内壁呈外凸面，该外凸面的切向夹角6为90°；以及进行激光打孔时得到直径为0.3mm的喷孔。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石英喷嘴，包括两端开口的空心石英管，石英管管壁厚度为H，沿着石英管的长度方向，石英管一端的管壁逐渐向中心轴靠近，与该端的开口形成漏斗状结构，该端的开口形成漏斗状结构的喷孔；其特征是：漏斗状结构的管壁厚度大于H。
2.如权利要求1所述的石英喷嘴，其特征是：将所述管壁向中心轴靠近的末端外壁平面化。
3.如权利要求1所述的石英喷嘴，其特征是：漏斗状结构的管壁厚度是H的1.1～2倍。
4.如权利要求1所述的石英喷嘴，其特征是：管壁向中心轴靠近的过程中，管壁的内壁面呈外凸状。
5.如权利要求4所述的石英喷嘴，其特征是：所述外凸面的切向夹角为30°～90°。
6.如权利要求4所述的石英喷嘴，其特征是：漏斗状结构的喷孔直径为0.08～0.3mm。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的石英喷嘴的制备方法，其特征是：采用模具与两端开口的石英管；
所述模具包括第一部分，第一部分的端部带有锥台结构；
第一部分能够内嵌在石英管，其外壁与石英管内壁吻合；
所述锥台结构中，与第一部分连接的端面记作A端面，另一端面记作B端面，A端面积大于B端面；锥台结构的外壁面呈内凹的弧面；
所述制备方法包括如下步骤：
(1)将模具的第一部分内嵌在石英管中；
(2)将石英管灼烧软化进行拉拔，石英管内壁贴紧并包覆模具的锥台结构，使包覆锥台结构的石英管的厚度大于石英管其余部位的厚度；
(3)包覆锥台结构的石英管的端部进行打孔，得到喷孔。
8.如权利要求7所述的石英喷嘴的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中，打孔方法包括机械打孔与激光打孔。
9.如权利要求7所述的石英喷嘴的制备方法，其特征是：所述步骤(2)完成之后，通过外部机械挤压或者打磨对包覆锥台结构B端面的石英管的端部进行平面化处理。
10.如权利要求9所述的石英喷嘴的制备方法，其特征是：对包覆锥台结构B端面的石英管的端部进行平面化处理后选进行抛光处理。
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