一種空氣變形噴嘴的製備方法
2023-04-28 13:05:51
專利名稱：一種空氣變形噴嘴的製備方法
技術領域：
本發明屬於空氣變形嘴製備技術領域，具體涉及一種空氣變形噴嘴的製備方法。
背景技術：
在紡織行業中，常採用空氣變形機來製備空氣變形紗，而其中的空氣變形噴嘴是空氣變形機中的核心部件，它對空氣變形紗產品質量和生產率有著決定性的影響。目前，國內外的空氣變形噴嘴均難以達到高的表面硬度、耐磨性和一定的耐腐蝕性，從而造成空氣變形噴嘴的使用壽命短；市面現有的空氣變形噴嘴大多是採用硬質合金或陶瓷製成，這兩種類型的空氣變形噴嘴各自有許多不足之處用硬質合金製造工藝複雜，製造難度大；用陶瓷製成的空氣變形噴嘴，精度不容易保證且抗磨、抗衝擊能力差，易碎，其壽命大約半年左右，製作成本高。
發明內容
本發明的目的在於提供一種空氣變形噴嘴的製備方法，解決了現有方法製備得到的空氣噴嘴抗磨和抗衝擊能力差、易碎、製造工藝複雜的問題。本發明所採用的技術方案是，一種空氣變形噴嘴的新的製備方法，具體按照以下步驟實施步驟I、製作噴嘴主體，並用純酒精或丙酮洗滌噴嘴主體，得到潔淨的噴嘴主體步驟I. I、選取中碳鋼或中碳低合金鋼作為材料，並將選取的中碳鋼或中碳低合金鋼用普通機械加工的方法製造得到噴嘴主體；步驟I. 2、用純酒精或丙酮浸泡並清洗步驟I. I中製得的噴嘴主體O. 5tTlh，再將噴嘴主體取出放置於150°C 180°C條件下烘燥ltT2h，直至將噴嘴主體完全烘乾，得到潔淨的噴嘴主體；步驟2、對潔淨的噴嘴主體表面進行表面改性處理，製備出本發明的空氣變形噴嘴對步驟I得到的噴嘴主體表面進行表面強化處理，在噴嘴主體的表面形成滲層，即得到本發明的空氣變形噴嘴。本發明的特點還在於，步驟I中所採用的中碳鋼為普通40鋼或普通45鋼中的一種。步驟I中所採用的中碳低合金鋼為40Cr、40Mn或40MnB中的一種。步驟2具體按照以下步驟實施步驟2. I、按照質量比為I 0. 5 5 0. I I :10 20分別稱取活性原子供應劑、還原齊U、催滲劑及脫水硼砂；步驟2. 2、將步驟2. I中稱取的活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂放置於150°C 180°C的程控箱式電阻爐中烘燥ltT2h，直至活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂完全脫水、乾燥；
步驟2. 3、取步驟2. 2中得到的完全脫水的活性原子供應劑和709Γ80%脫水硼砂一起倒入陶瓷坩堝中，再將陶瓷坩堝升溫至800°C 850°C後保溫O. 5tTlh，得到混合物A ;步驟2. 4、保持陶瓷坩堝的溫度為800°C 850°C，將步驟2. 2中得到的完全脫水後的還原劑分3飛次加入陶瓷坩堝中與混合物A混合，並不斷攪拌，每次加入還原劑的量相等，每次間隔時間為3mirTl0min ;將完全脫水後的催滲劑分2 3次加入陶瓷坩堝中與混合物A混合，並不斷攪拌，每次加入催滲劑的量相等，每次間隔時間為3mirTl0min ;其中的還原劑和滲透劑交替加入；待完全脫水後的還原劑、完全脫水後的催滲劑都與混合物A均勻混合後，即得到混合物B ；步驟2. 5、再向陶瓷乾鍋中加入經步驟2. 3後剩餘的209Γ30%的脫水硼砂，將脫水硼砂覆蓋在步驟2. 4得到的混合物B上，於800°C 850°C條件下保溫15mirT30min，得到混合物C ; 步驟2. 6、將步驟I中得到的潔淨的噴嘴主體放入經步驟2. 5的陶瓷坩堝內，並將潔淨的噴嘴主體埋在混合物C中，再將陶瓷坩堝的溫度升溫至900°C 1050°C，使潔淨的噴嘴王體在混合物C中保溫3h 8h ；步驟2. 7、將經步驟2. 6處理的噴嘴主體取出並淬油，之後將噴嘴主體放入1500C 250°C中回火ltT2h，即得到本發明空氣變形噴嘴。活性原子供應劑為鈦粉、釩粉、鈮粉、鉻粉、鈦鐵粉、釩鐵粉、鈮鐵粉、鉻鐵粉、金屬氧化物Ti02、V205、Nb2O5、Cr2O3中的一種，還原劑為鋁，催滲劑為NH4C1、NH4I、稀土中的一種。步驟2中對噴嘴主體表面改性的處理方法為傳統表面熱處理改性、高能束熱處理表面改性、表面鍍層改性中的一種。傳統表面熱處理改性為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲矽、滲鈦、滲釩、滲鈮、滲鉻、多元共滲、碳硼稀土複合滲、硼碳氮三元滲、硫碳氮三元滲、硼錯共滲、硼鉻共滲、鉻娃共滲中的一種。高能束熱處理表面改性中的高能束為雷射束、電子束或離子束中的一種。表面鍍層改性為鍍硬鉻、鎳磷複合鍍、鎳磷陶瓷複合鍍中的一種。本發明的有益效果在於，(I)本發明製備的空氣變形噴嘴採用普通材質，如普通的中低碳鋼或中低碳合金鋼做基體，大大降低了噴嘴的製造難度和製造成本；(2)本發明方法結合了現代表面複合強化技術，製取出了高精度和長壽命的空氣變形噴嘴，滲層硬度採用MH-3型顯微硬度計測定，測得空氣變形噴嘴表面滲層平均硬度2182HV0. 1，具有極高的硬度、耐磨度和耐蝕性，保證空氣變形噴嘴有較長的使用壽命。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明空氣變形噴嘴的製備方法，具體按照以下步驟實施步驟I、製作噴嘴主體，並用純酒精或丙酮洗滌噴嘴主體，得到潔淨的噴嘴主體步驟I. I、選取中碳鋼或中碳低合金鋼作為材料，並將選取的中碳鋼或中碳低合金鋼用普通機械加工的方法製造得到噴嘴主體；
步驟I. 2、用純酒精或丙酮浸泡並清洗步驟I. I中製得的噴嘴主體O. 5tTlh，再將噴嘴主體取出放置於150°C 180°C條件下烘燥ltT2h，直至將噴嘴主體完全烘乾，得到潔淨的噴嘴主體；步驟I中所採用的中碳鋼為普通40鋼或普通45鋼中的一種；步驟I中所採用的中碳低合金鋼為40Cr、40Mn或40MnB中的一種。步驟2、對潔淨的噴嘴主體表面進行表面強化處理，製備出空氣變形噴嘴對步驟I得到的噴嘴主體表面進行表面強化處理，在噴嘴主體的表面形成滲層或敷層或鍍層，使噴嘴主體的表面獲得高硬度、高耐磨性及高耐蝕性，具體按照以下步驟實施步驟2. I、按照質量比為I :0. 5飛0. Γ1 10^20分別稱取活性原子供應劑、還原 齊U、催滲劑及脫水硼砂；步驟2. 2、將步驟2. I中稱取的活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂放置於150°C 180°C的程控箱式電阻爐中烘燥ltT2h，直至活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂完全脫水、乾燥；步驟2. 3、取步驟2. 2中得到的完全脫水的活性原子供應劑和709Γ80%脫水硼砂一起倒入陶瓷坩堝中，再將陶瓷坩堝升溫至800°C 850°C後保溫O. 5tTlh，得到混合物A ;步驟2. 4、保持陶瓷坩堝的溫度為800°C 850°C，將步驟2. 2中得到的完全脫水後的還原劑分3飛次加入陶瓷坩堝中與混合物A混合，並不斷攪拌，每次加入還原劑的量相等，每次間隔時間為3mirTl0min ;將完全脫水後的催滲劑分2 3次加入陶瓷坩堝中與混合物A混合，並不斷攪拌，每次加入催滲劑的量相等，每次間隔時間為3mirTl0min ;其中的還原劑和滲透劑交替加入；待完全脫水後的還原劑、完全脫水後的催滲劑都與混合物A均勻混合後，即得到混合物B ；步驟2. 5、再向陶瓷乾鍋中加入經步驟2. 3後剩餘的20°/Γ30%的脫水硼砂，將脫水硼砂覆蓋在步驟2. 4得到的混合物B上，於800°C 850°C條件下保溫15mirT30min，以防止氧化和還原反應過快，儘量避免大量發泡及使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ；步驟2. 6、將步驟I中得到的潔淨的噴嘴主體放入經步驟2. 5的陶瓷坩堝內，並將潔淨的噴嘴主體埋在混合物C中，再將陶瓷坩堝的溫度升溫至900°C 1050°C，使潔淨的噴嘴王體在混合物C中保溫3h 8h ；步驟2. 7、將經步驟2. 6處理的噴嘴主體取出並淬油，之後將噴嘴主體放入1500C 250°C中回火ltT2h，即得到本發明空氣變形噴嘴。步驟I和步驟2中使用的活性原子供應劑為鈦粉、釩粉、鈮粉、鉻粉、鈦鐵粉、釩鐵粉、鈮鐵粉、鉻鐵粉、金屬氧化物Ti02、V2O5, Nb2O5, Cr2O3中的一種，還原劑為鋁，催滲劑為NH4Cl、NH4I、稀土中的一種。步驟2中對噴嘴主體表面處理方法能採用傳統表面熱處理改性、高能束熱處理表面改性、表面鍍層改性中的一種。傳統表面熱處理改性可以是滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲矽、滲鈦、滲釩、滲鈮、滲鉻、多元共滲、碳硼稀土複合滲、硼碳氮三元滲、硫碳氮三元滲、硼錯共滲、硼鉻共滲、鉻娃共滲中的一種。
採用高能束對噴嘴主體表面進行改性強化，即用真空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍、化學氣相沉積方法在噴嘴主體表面獲得TiN、TiC、SiC、Si3N4、TaC、MoSi2、TiB2、金剛石、類石墨等高硬度的相應敷層，其中高能束是雷射束或電子束或離子束中的一種。化學氣相沉積方法，包括有常壓CVD、低壓CVD、PCVD, MOCVD, LCVD中的一種。表面鍍層改性可以採用鍍硬鉻、鎳磷複合鍍、鎳磷陶瓷複合鍍方法在噴嘴主體表面獲得高硬度、高耐磨性、高耐蝕性的鍍層。
本發明採用普通材料結合現代表面複合強化技術製取高精度、長壽命的空氣變形噴嘴，本發明製備的空氣變形噴嘴，滲層平均硬度值為150(T2200HV0. 1，該滲層硬度很高， 且遠高於鋼的淬火層硬度60(T800HV0. I和鋼的氮化層硬度80(Tl000HV0. 1，具有極高的耐磨性。
由於Nb、V、Ti、Cr和C的親和力比Fe強，與C形成碳化物，在零件表面形成一層碳化物滲層。滲層的晶相與硬質合金、陶瓷這兩類材質屬於同一類型的晶體相，這些都具有高的硬度，就保證了噴嘴具有高的硬度和耐磨性，可以抵抗化纖對噴嘴的磨損，同樣可以抵抗氣流和水蒸氣對噴嘴的磨蝕作用，從而保證噴嘴具有較長的使用壽命。
本發明方法大大降低了空氣變形噴嘴的製造成本和製造困難，同時達到高的表面硬度、耐磨性和良好的耐腐蝕性。
實施例I
選取普通40鋼用普通機械加工的方法製造出噴嘴主體；用純酒精或丙酮浸泡並清洗製得的噴嘴主體O. 5h，再將噴嘴主體取出放置於150°C條件下烘燥lh，直至將噴嘴主體完全烘乾，得到潔淨的噴嘴主體；
按照質量比為I :1. 5 0. 3 12分別稱取活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂；將稱取的活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂放置於150°C的程控箱式電阻爐中烘燥lh，直至活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂完全脫水；將得到的完全脫水的活性原子供應劑和其中70%完全脫水的硼砂加入到陶瓷坩堝中，將陶瓷坩堝升溫到 800°C後保溫O. 5h，得到混合物A ;將得到的完全脫水後的還原劑平均分成3份，將完全脫水的催滲劑平均分成2份，在溫度為800°C條件下，將完全脫水後的還原劑和完全脫水後的催滲劑加入到陶瓷坩堝中與混合物A攪拌均勻，其中，完全脫水後的還原劑分3次加入陶瓷坩堝，每次間隔時間為7min，完全脫水後的催滲劑分2次加入陶瓷坩堝，每次間隔時間為 8min，待完全脫水後的還原劑和催滲劑全部加入陶瓷坩堝並與混合物A均勻混合後，得到混合物B ;加入剩餘的30%的完全脫水的硼砂覆蓋在混合物B上，保溫15min，以防止氧化和還原反應過快，儘量避免大量發泡而使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ;將潔淨的噴嘴主體放入陶瓷坩堝的混合物C中，將陶瓷坩堝的溫度升溫至900°C，噴嘴主體在混合物C 中保溫3h ;將噴嘴主體取出並淬油，之後將噴嘴主體放入150°C中回火lh，即得到本發明空氣變形噴嘴。
實施例2
選取40Cr中碳低合金鋼，用普通機械加工的方法製造出噴嘴主體；用純酒精或丙酮浸泡並清洗製得的噴嘴主體lh，再將噴嘴主體取出放置於180°C條件下烘燥lh，直至將噴嘴主體完全烘乾，得到潔淨的噴嘴主體；
按照質量比為I :1. 8 :0. 5 15分別稱取活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水7硼砂；將稱取的活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂放置於180°C的程控箱式電阻爐中烘燥2h，直至活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂完全脫水；；將得到的完全脫水的活性原子供應劑和其中80%完全脫水的硼砂加入到陶瓷坩堝中，將陶瓷坩堝升溫到 850°C後保溫lh，得到混合物A ;將得到的完全脫水後的還原劑平均分成4份，將完全脫水的催滲劑平均分成3份，在溫度為850°C條件下，將完全脫水後的還原劑和完全脫水後的催滲劑加入到陶瓷坩堝中與混合物A攪拌均勻，其中，完全脫水後的還原劑分4次加入陶瓷坩堝，每次間隔時間為lOmin，完全脫水後的催滲劑分3次加入陶瓷坩堝，每次間隔時間為 lOmin，待完全脫水後的還原劑和催滲劑全部加入陶瓷坩堝並與混合物A均勻混合後，得到混合物B ;加入剩餘的20%的完全脫水的硼砂覆蓋在混合物B上，保溫20min，以防止氧化和還原反應過快，儘量避免大量發泡而使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ;將潔淨的噴嘴主體放入陶瓷坩堝的混合物C中，將陶瓷坩堝的溫度升溫至1000°C，噴嘴主體在混合物C 中保溫5h ;將噴嘴主體取出並淬油，之後將噴嘴主體放入180°C中回火2h，即得到本發明空氣變形噴嘴。
實施例3
選取普通45鋼，用普通機械加工的方法製造出噴嘴主體；用純酒精或丙酮浸泡並清洗製得的噴嘴主體O . 8h，再將噴嘴主體取出放置於160°C條件下烘燥I. 5h，直至將噴嘴主體完全烘乾，得到潔淨的噴嘴主體；
按照質量比為I :2. 5 0. 6 18分別稱取活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂；將稱取的活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂放置於160°C的程控箱式電阻爐中烘燥I. 5h，直至活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂完全脫水；將得到的完全脫水的活性原子供應劑和其中75%完全脫水的硼砂加入到陶瓷坩堝中，將陶瓷坩堝升溫到 820°C後保溫O. 5h，得到混合物A ;將得到的完全脫水後的還原劑平均分成5份，將完全脫水後的催滲劑平均分成3份，在溫度為810°C條件下，將完全脫水後的還原劑和完全脫水後的催滲劑加入到陶瓷坩堝中與混合物A攪拌均勻，其中，完全脫水後的還原劑分5次加入陶瓷坩堝，每次間隔時間為6min，完全脫水後的催滲劑分3次加入陶瓷坩堝，每次間隔時間為 6min，待完全脫水後的還原劑和催滲劑全部加入陶瓷坩堝並與混合物A均勻混合後，得到混合物B ;加入剩餘的25%的完全脫水的硼砂覆蓋在混合物B上，保溫30min，以防止氧化和還原反應過快，儘量避免大量發泡而使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ;將潔淨的噴嘴主體放入陶瓷坩堝的混合物C中，將陶瓷坩堝的溫度升溫至1050°C，噴嘴主體在混合物C 中保溫6h ;將噴嘴主體取出並淬油，之後將噴嘴主體放入200°C中回火I. 5h,即得到本發明空氣變形噴嘴。
權利要求
1.一種空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，具體按照以下步驟實施 步驟I、製作噴嘴主體，並用純酒精或丙酮洗滌噴嘴主體，得到潔淨的噴嘴主體 步驟1.1、選取中碳鋼或中碳低合金鋼作為材料，並將選取的中碳鋼或中碳低合金鋼用普通機械加工的方法製造得到噴嘴主體； 步驟I. 2、用純酒精或丙酮浸泡並清洗步驟I. I中製得的噴嘴主體O. 5tTlh，再將噴嘴主體取出放置於150°C 180°C條件下烘燥ltT2h，直至將噴嘴主體完全烘乾，得到潔淨的噴嘴主體； 步驟2、對潔淨的噴嘴主體表面進行表面改性處理，製備出本發明的空氣變形噴嘴 對步驟I得到的噴嘴主體表面進行表面強化處理，在噴嘴主體的表面形成滲層，即得到本發明的空氣變形噴嘴。
2.根據權利要求I所述的空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述步驟I中所採用的中碳鋼為普通40鋼或普通45鋼中的一種。
3.根據權利要求I所述的空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述步驟I中所採用的中碳低合金鋼為40Cr、40Mn或40MnB中的一種。
4.根據權利要求I所述的空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述步驟2具體按照以下步驟實施 步驟2. I、按照質量比為I 0. 5 5 0. I I :10 20分別稱取活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂； 步驟2. 2、將步驟2. I中稱取的活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂放置於1500C 180°C的程控箱式電阻爐中烘燥ltT2h，直至活性原子供應劑、還原劑、催滲劑及脫水硼砂完全脫水、乾燥； 步驟2. 3、取步驟2. 2中得到的完全脫水的活性原子供應劑和709Γ80%脫水硼砂一起倒入陶瓷坩堝中，再將陶瓷坩堝升溫至800°C 850°C後保溫O. 5tTlh，得到混合物A ; 步驟2. 4、保持陶瓷坩堝的溫度為800°C 850°C，將步驟2. 2中得到的完全脫水後的還原劑分3飛次加入陶瓷坩堝中與混合物A混合，並不斷攪拌，每次加入還原劑的量相等，每次間隔時間為3mirTl0min ;將完全脫水後的催滲劑分2 3次加入陶瓷坩堝中與混合物A混合，並不斷攪拌，每次加入催滲劑的量相等，每次間隔時間為3mirTl0min ;其中的還原劑和滲透劑交替加入； 待完全脫水後的還原劑、完全脫水後的催滲劑都與混合物A均勻混合後，即得到混合物B ; 步驟2. 5、再向陶瓷乾鍋中加入經步驟2. 3後剩餘的209Γ30%的脫水硼砂，將脫水硼砂覆蓋在步驟2. 4得到的混合物B上，於800°C 850°C條件下保溫15mirT30min，得到混合物C； 步驟2. 6、將步驟I中得到的潔淨的噴嘴主體放入經步驟2. 5的陶瓷坩堝內，並將潔淨的噴嘴主體埋在混合物C中，再將陶瓷坩堝的溫度升溫至900°C 1050°C，使潔淨的噴嘴主體在混合物C中保溫3tT8h ； 步驟2. 7、將經步驟2. 6處理的噴嘴主體取出並淬油，之後將噴嘴主體放入1500C 250°C中回火ltT2h，即得到本發明空氣變形噴嘴。
5.根據權利要求I或4所述的空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述活性原子供應劑為鈦粉、釩粉、鈮粉、鉻粉、鈦鐵粉、釩鐵粉、鈮鐵粉、鉻鐵粉、金屬氧化物Ti02、V205、Nb2O5^Cr2O3中的一種，所述還原劑為鋁，所述催滲劑為NH4C1、NH4I、稀土中的一種。
6.根據權利要求I所述的空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述步驟2中對噴嘴主體表面改性的處理方法為傳統表面熱處理改性、高能束熱處理表面改性、表面鍍層改性中的一種。
7.根據權利要求6所述的空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述傳統表面熱處理改性為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲娃、滲鈦、滲f凡、滲銀、滲鉻、多元共滲、碳硼稀土複合滲、硼碳氮三元滲、硫碳氮三元滲、硼鋯共滲、硼鉻共滲、鉻矽共滲中的一種。
8.根據權利要求6所述的空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述高能束熱處理表面改性中的高能束為雷射束、電子束或離子束中的一種。
9.根據權利要求6所述的一種空氣變形噴嘴的製備方法，其特徵在於，所述表面鍍層改性為鍍硬鉻、鎳磷複合鍍、鎳磷陶瓷複合鍍中的一種。
全文摘要
本發明公開的一種空氣變形噴嘴的製備方法，具體按照以下步驟實施步驟1.製作噴嘴主體，並用純酒精或丙酮洗滌噴嘴主體，得到潔淨的噴嘴主體步驟1.1.選取中碳鋼或中碳低合金鋼作為材料，並將選取的中碳鋼或中碳低合金鋼用普通機械加工的方法製造得到噴嘴主體；步驟1.2.用純酒精或丙酮浸泡並清洗步驟1.1中製得的噴嘴主體0.5h～1h，再將噴嘴主體取出放置於150℃～180℃條件下烘燥1h～2h，直至將噴嘴主體完全烘乾，得到潔淨的噴嘴主體；步驟2.對潔淨的噴嘴主體表面進行表面強化處理，製備出空氣變形噴嘴本發明空氣變形噴嘴的製備方法解決了現有方法製備得到的空氣噴嘴抗磨、抗衝擊能力差、易碎、製造工藝複雜及成本高的問題。
文檔編號C23C8/80GK102936712SQ20121047993
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者屈銀虎, 劉翠, 梁濤, 劉新峰, 王鳳 申請人:西安工程大學