[发明专利]一种氮化硼复合陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氮化硼复合陶瓷及其制备方法和应用，属于陶瓷喷嘴技术领域。本发明提供的氮化硼复合陶瓷包括以下重量份数的制备原料：氮化硼60～70份，无机粘结剂10～20份，改性剂3～10份，氧化锆10～20份。本发明在纯相氮化硼陶瓷基础上，添加无机粘结剂、改性剂和氧化锆，不仅继承了纯相氮化硼优异的机械加工性能，还大大提高了力学性能以及抗金属冲蚀能力。根据实施例可知，本发明提供的氮化硼复合陶瓷的致密度可达96％以上；同时具有优异的力学性能、抗热震性以及抗金属冲蚀能力，将其用于陶瓷喷嘴，能够提高陶瓷喷嘴的抗热震性以及抗金属的冲刷能力，减少喷嘴堵包现象，延长其使用寿命。

技术领域

本发明涉及陶瓷喷嘴技术领域，尤其涉及一种氮化硼复合陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃作为一种非晶态材料很早以前就被人类所使用，而被称为金属玻璃的非晶合金，是20世纪60年代发展起来的一种新型软磁性材料，被称为21世纪的新型功能材料。由于非晶合金内部结构的特殊性，原子排列结构为长程无序、短程有序，所以它与传统金属材料的晶体结构不同，这使得它具有与传统金属材料不同的性能特点，例如软磁性、超导性、低磁损耗性、耐磨性、耐腐蚀性、高强度和高硬度等。

陶瓷喷嘴是非晶金属薄带快淬装置的关键部件，要求喷嘴材料具有对熔融合金优异的化学稳定性、耐冲刷性、抗腐蚀性以及易机械加工性能等。以往的陶瓷喷嘴主要是二氧化硅陶瓷喷嘴和纯相氮化硼陶瓷喷嘴，二氧化硅陶瓷喷嘴硬度高、机械加工性能差及抗腐蚀能力差，大大限制了其应用范围；纯相氮化硼陶瓷喷嘴虽然机械加工性能好，但是硬度、韧性以及抗热冲击能力较差，往往造成喷嘴变形、阻塞以及被熔融金属冲蚀等现象。

专利CN 1044466500 A公布了一种氮化硼硅微粉复合陶瓷喷嘴及其制备方法，该发明的步骤包括氮化硼、钾长石、钠长石、氧化铝以及硅微粉的混料、脱模成型、热压成型以及机械加工。然而这种方法制备的陶瓷喷嘴机械强度虽然有了提高，但是其使用寿命较短，主要是因为其抗金属冲刷能力较差，同时由于钾离子、钠离子的存在对合金溶液造成一定污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化硼复合陶瓷及其制备方法和应用，所述氮化硼复合陶瓷制作的陶瓷喷嘴具有密度高、抗热震性好以及防金属冲蚀能力强等特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮化硼复合陶瓷，包括以下重量份数的制备原料：

氮化硼60～70份，无机粘结剂10～20份，改性剂3～10份，氧化锆10～20份。

优选的，所述无机粘结剂包括氯化铵、磷酸铵、氧化锌、氧化铝、氧化镁、硅酸钙、氢氧化铝、磷酸铝、磷酸酶、硼酸钙、锌粉和铝粉中的一种或几种；所述无机粘结剂的粒径为1～20μm。

优选的，所述改性剂包括碳化硅、氮化硅、氮化铝、二氧化硅和二硼化钛中的一种或几种；所述改性剂的粒度为1～20μm。

本发明提供了上述技术方案所述氮化硼复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将氮化硼、无机粘结剂、改性剂和氧化锆进行球磨混合，得到混合物料；

将所述混合物料进行冷压成型，得到成型体；

将所述成型体进行热压烧结，冷却后得到氮化硼复合陶瓷。

优选的，所述球磨混合的球料比为2～5:1。

优选的，所述球磨混合的转速为200～500rpm，所述球磨混合的时间为6～10h。

优选的，所述冷压成型的压力为70～100MPa，保压时间为1～5min。

优选的，所述热压烧结的温度为1900～2000℃，压力为17～20MPa下，保温保压时间为2～4h。