专利名称：一种空气变形喷嘴的制备方法
技术领域：
本发明属于空气变形嘴制备技术领域，具体涉及一种空气变形喷嘴的制备方法。
背景技术：
在纺织行业中，常采用空气变形机来制备空气变形纱，而其中的空气变形喷嘴是空气变形机中的核心部件，它对空气变形纱产品质量和生产率有着决定性的影响。目前，国内外的空气变形喷嘴均难以达到高的表面硬度、耐磨性和一定的耐腐蚀性，从而造成空气变形喷嘴的使用寿命短；市面现有的空气变形喷嘴大多是采用硬质合金或陶瓷制成，这两种类型的空气变形喷嘴各自有许多不足之处用硬质合金制造工艺复杂，制造难度大；用陶瓷制成的空气变形喷嘴，精度不容易保证且抗磨、抗冲击能力差，易碎，其寿命大约半年左右，制作成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气变形喷嘴的制备方法，解决了现有方法制备得到的空气喷嘴抗磨和抗冲击能力差、易碎、制造工艺复杂的问题。本发明所采用的技术方案是，一种空气变形喷嘴的新的制备方法，具体按照以下步骤实施步骤I、制作喷嘴主体，并用纯酒精或丙酮洗涤喷嘴主体，得到洁净的喷嘴主体步骤I. I、选取中碳钢或中碳低合金钢作为材料，并将选取的中碳钢或中碳低合金钢用普通机械加工的方法制造得到喷嘴主体；步骤I. 2、用纯酒精或丙酮浸泡并清洗步骤I. I中制得的喷嘴主体O. 5tTlh，再将喷嘴主体取出放置于150°C 180°C条件下烘燥ltT2h，直至将喷嘴主体完全烘干，得到洁净的喷嘴主体；步骤2、对洁净的喷嘴主体表面进行表面改性处理，制备出本发明的空气变形喷嘴对步骤I得到的喷嘴主体表面进行表面强化处理，在喷嘴主体的表面形成渗层，即得到本发明的空气变形喷嘴。本发明的特点还在于，步骤I中所采用的中碳钢为普通40钢或普通45钢中的一种。步骤I中所采用的中碳低合金钢为40Cr、40Mn或40MnB中的一种。步骤2具体按照以下步骤实施步骤2. I、按照质量比为I 0. 5 5 0. I I :10 20分别称取活性原子供应剂、还原齐U、催渗剂及脱水硼砂；步骤2. 2、将步骤2. I中称取的活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂放置于150°C 180°C的程控箱式电阻炉中烘燥ltT2h，直至活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂完全脱水、干燥；
步骤2. 3、取步骤2. 2中得到的完全脱水的活性原子供应剂和709Γ80%脱水硼砂一起倒入陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚升温至800°C 850°C后保温O. 5tTlh，得到混合物A ;步骤2. 4、保持陶瓷坩埚的温度为800°C 850°C，将步骤2. 2中得到的完全脱水后的还原剂分3飞次加入陶瓷坩埚中与混合物A混合，并不断搅拌，每次加入还原剂的量相等，每次间隔时间为3mirTl0min ;将完全脱水后的催渗剂分2 3次加入陶瓷坩埚中与混合物A混合，并不断搅拌，每次加入催渗剂的量相等，每次间隔时间为3mirTl0min ;其中的还原剂和渗透剂交替加入；待完全脱水后的还原剂、完全脱水后的催渗剂都与混合物A均匀混合后，即得到混合物B ；步骤2. 5、再向陶瓷干锅中加入经步骤2. 3后剩余的209Γ30%的脱水硼砂，将脱水硼砂覆盖在步骤2. 4得到的混合物B上，于800°C 850°C条件下保温15mirT30min，得到混合物C ; 步骤2. 6、将步骤I中得到的洁净的喷嘴主体放入经步骤2. 5的陶瓷坩埚内，并将洁净的喷嘴主体埋在混合物C中，再将陶瓷坩埚的温度升温至900°C 1050°C，使洁净的喷嘴王体在混合物C中保温3h 8h ；步骤2. 7、将经步骤2. 6处理的喷嘴主体取出并淬油，之后将喷嘴主体放入1500C 250°C中回火ltT2h，即得到本发明空气变形喷嘴。活性原子供应剂为钛粉、钒粉、铌粉、铬粉、钛铁粉、钒铁粉、铌铁粉、铬铁粉、金属氧化物Ti02、V205、Nb2O5、Cr2O3中的一种，还原剂为铝，催渗剂为NH4C1、NH4I、稀土中的一种。步骤2中对喷嘴主体表面改性的处理方法为传统表面热处理改性、高能束热处理表面改性、表面镀层改性中的一种。传统表面热处理改性为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硅、渗钛、渗钒、渗铌、渗铬、多元共渗、碳硼稀土复合渗、硼碳氮三元渗、硫碳氮三元渗、硼错共渗、硼铬共渗、铬娃共渗中的一种。高能束热处理表面改性中的高能束为激光束、电子束或离子束中的一种。表面镀层改性为镀硬铬、镍磷复合镀、镍磷陶瓷复合镀中的一种。本发明的有益效果在于，(I)本发明制备的空气变形喷嘴采用普通材质，如普通的中低碳钢或中低碳合金钢做基体，大大降低了喷嘴的制造难度和制造成本；(2)本发明方法结合了现代表面复合强化技术，制取出了高精度和长寿命的空气变形喷嘴，渗层硬度采用MH-3型显微硬度计测定，测得空气变形喷嘴表面渗层平均硬度2182HV0. 1，具有极高的硬度、耐磨度和耐蚀性，保证空气变形喷嘴有较长的使用寿命。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明空气变形喷嘴的制备方法，具体按照以下步骤实施步骤I、制作喷嘴主体，并用纯酒精或丙酮洗涤喷嘴主体，得到洁净的喷嘴主体步骤I. I、选取中碳钢或中碳低合金钢作为材料，并将选取的中碳钢或中碳低合金钢用普通机械加工的方法制造得到喷嘴主体；
步骤I. 2、用纯酒精或丙酮浸泡并清洗步骤I. I中制得的喷嘴主体O. 5tTlh，再将喷嘴主体取出放置于150°C 180°C条件下烘燥ltT2h，直至将喷嘴主体完全烘干，得到洁净的喷嘴主体；步骤I中所采用的中碳钢为普通40钢或普通45钢中的一种；步骤I中所采用的中碳低合金钢为40Cr、40Mn或40MnB中的一种。步骤2、对洁净的喷嘴主体表面进行表面强化处理，制备出空气变形喷嘴对步骤I得到的喷嘴主体表面进行表面强化处理，在喷嘴主体的表面形成渗层或敷层或镀层，使喷嘴主体的表面获得高硬度、高耐磨性及高耐蚀性，具体按照以下步骤实施步骤2. I、按照质量比为I :0. 5飞0. Γ1 10^20分别称取活性原子供应剂、还原 齐U、催渗剂及脱水硼砂；步骤2. 2、将步骤2. I中称取的活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂放置于150°C 180°C的程控箱式电阻炉中烘燥ltT2h，直至活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂完全脱水、干燥；步骤2. 3、取步骤2. 2中得到的完全脱水的活性原子供应剂和709Γ80%脱水硼砂一起倒入陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚升温至800°C 850°C后保温O. 5tTlh，得到混合物A ;步骤2. 4、保持陶瓷坩埚的温度为800°C 850°C，将步骤2. 2中得到的完全脱水后的还原剂分3飞次加入陶瓷坩埚中与混合物A混合，并不断搅拌，每次加入还原剂的量相等，每次间隔时间为3mirTl0min ;将完全脱水后的催渗剂分2 3次加入陶瓷坩埚中与混合物A混合，并不断搅拌，每次加入催渗剂的量相等，每次间隔时间为3mirTl0min ;其中的还原剂和渗透剂交替加入；待完全脱水后的还原剂、完全脱水后的催渗剂都与混合物A均匀混合后，即得到混合物B ；步骤2. 5、再向陶瓷干锅中加入经步骤2. 3后剩余的20°/Γ30%的脱水硼砂，将脱水硼砂覆盖在步骤2. 4得到的混合物B上，于800°C 850°C条件下保温15mirT30min，以防止氧化和还原反应过快，尽量避免大量发泡及使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ；步骤2. 6、将步骤I中得到的洁净的喷嘴主体放入经步骤2. 5的陶瓷坩埚内，并将洁净的喷嘴主体埋在混合物C中，再将陶瓷坩埚的温度升温至900°C 1050°C，使洁净的喷嘴王体在混合物C中保温3h 8h ；步骤2. 7、将经步骤2. 6处理的喷嘴主体取出并淬油，之后将喷嘴主体放入1500C 250°C中回火ltT2h，即得到本发明空气变形喷嘴。步骤I和步骤2中使用的活性原子供应剂为钛粉、钒粉、铌粉、铬粉、钛铁粉、钒铁粉、铌铁粉、铬铁粉、金属氧化物Ti02、V2O5, Nb2O5, Cr2O3中的一种，还原剂为铝，催渗剂为NH4Cl、NH4I、稀土中的一种。步骤2中对喷嘴主体表面处理方法能采用传统表面热处理改性、高能束热处理表面改性、表面镀层改性中的一种。传统表面热处理改性可以是渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硅、渗钛、渗钒、渗铌、渗铬、多元共渗、碳硼稀土复合渗、硼碳氮三元渗、硫碳氮三元渗、硼错共渗、硼铬共渗、铬娃共渗中的一种。
采用高能束对喷嘴主体表面进行改性强化，即用真空蒸镀、溅射镀、离子镀、化学气相沉积方法在喷嘴主体表面获得TiN、TiC、SiC、Si3N4、TaC、MoSi2、TiB2、金刚石、类石墨等高硬度的相应敷层，其中高能束是激光束或电子束或离子束中的一种。化学气相沉积方法，包括有常压CVD、低压CVD、PCVD, MOCVD, LCVD中的一种。表面镀层改性可以采用镀硬铬、镍磷复合镀、镍磷陶瓷复合镀方法在喷嘴主体表面获得高硬度、高耐磨性、高耐蚀性的镀层。
本发明采用普通材料结合现代表面复合强化技术制取高精度、长寿命的空气变形喷嘴，本发明制备的空气变形喷嘴，渗层平均硬度值为150(T2200HV0. 1，该渗层硬度很高， 且远高于钢的淬火层硬度60(T800HV0. I和钢的氮化层硬度80(Tl000HV0. 1，具有极高的耐磨性。
由于Nb、V、Ti、Cr和C的亲和力比Fe强，与C形成碳化物，在零件表面形成一层碳化物渗层。渗层的晶相与硬质合金、陶瓷这两类材质属于同一类型的晶体相，这些都具有高的硬度，就保证了喷嘴具有高的硬度和耐磨性，可以抵抗化纤对喷嘴的磨损，同样可以抵抗气流和水蒸气对喷嘴的磨蚀作用，从而保证喷嘴具有较长的使用寿命。
本发明方法大大降低了空气变形喷嘴的制造成本和制造困难，同时达到高的表面硬度、耐磨性和良好的耐腐蚀性。
实施例I
选取普通40钢用普通机械加工的方法制造出喷嘴主体；用纯酒精或丙酮浸泡并清洗制得的喷嘴主体O. 5h，再将喷嘴主体取出放置于150°C条件下烘燥lh，直至将喷嘴主体完全烘干，得到洁净的喷嘴主体；
按照质量比为I :1. 5 0. 3 12分别称取活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂；将称取的活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂放置于150°C的程控箱式电阻炉中烘燥lh，直至活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂完全脱水；将得到的完全脱水的活性原子供应剂和其中70%完全脱水的硼砂加入到陶瓷坩埚中，将陶瓷坩埚升温到 800°C后保温O. 5h，得到混合物A ;将得到的完全脱水后的还原剂平均分成3份，将完全脱水的催渗剂平均分成2份，在温度为800°C条件下，将完全脱水后的还原剂和完全脱水后的催渗剂加入到陶瓷坩埚中与混合物A搅拌均匀，其中，完全脱水后的还原剂分3次加入陶瓷坩埚，每次间隔时间为7min，完全脱水后的催渗剂分2次加入陶瓷坩埚，每次间隔时间为 8min，待完全脱水后的还原剂和催渗剂全部加入陶瓷坩埚并与混合物A均匀混合后，得到混合物B ;加入剩余的30%的完全脱水的硼砂覆盖在混合物B上，保温15min，以防止氧化和还原反应过快，尽量避免大量发泡而使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ;将洁净的喷嘴主体放入陶瓷坩埚的混合物C中，将陶瓷坩埚的温度升温至900°C，喷嘴主体在混合物C 中保温3h ;将喷嘴主体取出并淬油，之后将喷嘴主体放入150°C中回火lh，即得到本发明空气变形喷嘴。
实施例2
选取40Cr中碳低合金钢，用普通机械加工的方法制造出喷嘴主体；用纯酒精或丙酮浸泡并清洗制得的喷嘴主体lh，再将喷嘴主体取出放置于180°C条件下烘燥lh，直至将喷嘴主体完全烘干，得到洁净的喷嘴主体；
按照质量比为I :1. 8 :0. 5 15分别称取活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水7硼砂；将称取的活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂放置于180°C的程控箱式电阻炉中烘燥2h，直至活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂完全脱水；；将得到的完全脱水的活性原子供应剂和其中80%完全脱水的硼砂加入到陶瓷坩埚中，将陶瓷坩埚升温到 850°C后保温lh，得到混合物A ;将得到的完全脱水后的还原剂平均分成4份，将完全脱水的催渗剂平均分成3份，在温度为850°C条件下，将完全脱水后的还原剂和完全脱水后的催渗剂加入到陶瓷坩埚中与混合物A搅拌均匀，其中，完全脱水后的还原剂分4次加入陶瓷坩埚，每次间隔时间为lOmin，完全脱水后的催渗剂分3次加入陶瓷坩埚，每次间隔时间为 lOmin，待完全脱水后的还原剂和催渗剂全部加入陶瓷坩埚并与混合物A均匀混合后，得到混合物B ;加入剩余的20%的完全脱水的硼砂覆盖在混合物B上，保温20min，以防止氧化和还原反应过快，尽量避免大量发泡而使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ;将洁净的喷嘴主体放入陶瓷坩埚的混合物C中，将陶瓷坩埚的温度升温至1000°C，喷嘴主体在混合物C 中保温5h ;将喷嘴主体取出并淬油，之后将喷嘴主体放入180°C中回火2h，即得到本发明空气变形喷嘴。
实施例3
选取普通45钢，用普通机械加工的方法制造出喷嘴主体；用纯酒精或丙酮浸泡并清洗制得的喷嘴主体O . 8h，再将喷嘴主体取出放置于160°C条件下烘燥I. 5h，直至将喷嘴主体完全烘干，得到洁净的喷嘴主体；
按照质量比为I :2. 5 0. 6 18分别称取活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂；将称取的活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂放置于160°C的程控箱式电阻炉中烘燥I. 5h，直至活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂完全脱水；将得到的完全脱水的活性原子供应剂和其中75%完全脱水的硼砂加入到陶瓷坩埚中，将陶瓷坩埚升温到 820°C后保温O. 5h，得到混合物A ;将得到的完全脱水后的还原剂平均分成5份，将完全脱水后的催渗剂平均分成3份，在温度为810°C条件下，将完全脱水后的还原剂和完全脱水后的催渗剂加入到陶瓷坩埚中与混合物A搅拌均匀，其中，完全脱水后的还原剂分5次加入陶瓷坩埚，每次间隔时间为6min，完全脱水后的催渗剂分3次加入陶瓷坩埚，每次间隔时间为 6min，待完全脱水后的还原剂和催渗剂全部加入陶瓷坩埚并与混合物A均匀混合后，得到混合物B ;加入剩余的25%的完全脱水的硼砂覆盖在混合物B上，保温30min，以防止氧化和还原反应过快，尽量避免大量发泡而使新的活性原子再次氧化，得到混合物C ;将洁净的喷嘴主体放入陶瓷坩埚的混合物C中，将陶瓷坩埚的温度升温至1050°C，喷嘴主体在混合物C 中保温6h ;将喷嘴主体取出并淬油，之后将喷嘴主体放入200°C中回火I. 5h,即得到本发明空气变形喷嘴。
权利要求
1.一种空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施 步骤I、制作喷嘴主体，并用纯酒精或丙酮洗涤喷嘴主体，得到洁净的喷嘴主体 步骤1.1、选取中碳钢或中碳低合金钢作为材料，并将选取的中碳钢或中碳低合金钢用普通机械加工的方法制造得到喷嘴主体； 步骤I. 2、用纯酒精或丙酮浸泡并清洗步骤I. I中制得的喷嘴主体O. 5tTlh，再将喷嘴主体取出放置于150°C 180°C条件下烘燥ltT2h，直至将喷嘴主体完全烘干，得到洁净的喷嘴主体； 步骤2、对洁净的喷嘴主体表面进行表面改性处理，制备出本发明的空气变形喷嘴 对步骤I得到的喷嘴主体表面进行表面强化处理，在喷嘴主体的表面形成渗层，即得到本发明的空气变形喷嘴。
2.根据权利要求I所述的空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述步骤I中所采用的中碳钢为普通40钢或普通45钢中的一种。
3.根据权利要求I所述的空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述步骤I中所采用的中碳低合金钢为40Cr、40Mn或40MnB中的一种。
4.根据权利要求I所述的空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施 步骤2. I、按照质量比为I 0. 5 5 0. I I :10 20分别称取活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂； 步骤2. 2、将步骤2. I中称取的活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂放置于1500C 180°C的程控箱式电阻炉中烘燥ltT2h，直至活性原子供应剂、还原剂、催渗剂及脱水硼砂完全脱水、干燥； 步骤2. 3、取步骤2. 2中得到的完全脱水的活性原子供应剂和709Γ80%脱水硼砂一起倒入陶瓷坩埚中，再将陶瓷坩埚升温至800°C 850°C后保温O. 5tTlh，得到混合物A ; 步骤2. 4、保持陶瓷坩埚的温度为800°C 850°C，将步骤2. 2中得到的完全脱水后的还原剂分3飞次加入陶瓷坩埚中与混合物A混合，并不断搅拌，每次加入还原剂的量相等，每次间隔时间为3mirTl0min ;将完全脱水后的催渗剂分2 3次加入陶瓷坩埚中与混合物A混合，并不断搅拌，每次加入催渗剂的量相等，每次间隔时间为3mirTl0min ;其中的还原剂和渗透剂交替加入； 待完全脱水后的还原剂、完全脱水后的催渗剂都与混合物A均匀混合后，即得到混合物B ; 步骤2. 5、再向陶瓷干锅中加入经步骤2. 3后剩余的209Γ30%的脱水硼砂，将脱水硼砂覆盖在步骤2. 4得到的混合物B上，于800°C 850°C条件下保温15mirT30min，得到混合物C； 步骤2. 6、将步骤I中得到的洁净的喷嘴主体放入经步骤2. 5的陶瓷坩埚内，并将洁净的喷嘴主体埋在混合物C中，再将陶瓷坩埚的温度升温至900°C 1050°C，使洁净的喷嘴主体在混合物C中保温3tT8h ； 步骤2. 7、将经步骤2. 6处理的喷嘴主体取出并淬油，之后将喷嘴主体放入1500C 250°C中回火ltT2h，即得到本发明空气变形喷嘴。
5.根据权利要求I或4所述的空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述活性原子供应剂为钛粉、钒粉、铌粉、铬粉、钛铁粉、钒铁粉、铌铁粉、铬铁粉、金属氧化物Ti02、V205、Nb2O5^Cr2O3中的一种，所述还原剂为铝，所述催渗剂为NH4C1、NH4I、稀土中的一种。
6.根据权利要求I所述的空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述步骤2中对喷嘴主体表面改性的处理方法为传统表面热处理改性、高能束热处理表面改性、表面镀层改性中的一种。
7.根据权利要求6所述的空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述传统表面热处理改性为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗娃、渗钛、渗f凡、渗银、渗铬、多元共渗、碳硼稀土复合渗、硼碳氮三元渗、硫碳氮三元渗、硼锆共渗、硼铬共渗、铬硅共渗中的一种。
8.根据权利要求6所述的空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述高能束热处理表面改性中的高能束为激光束、电子束或离子束中的一种。
9.根据权利要求6所述的一种空气变形喷嘴的制备方法，其特征在于，所述表面镀层改性为镀硬铬、镍磷复合镀、镍磷陶瓷复合镀中的一种。
全文摘要
本发明公开的一种空气变形喷嘴的制备方法，具体按照以下步骤实施步骤1.制作喷嘴主体，并用纯酒精或丙酮洗涤喷嘴主体，得到洁净的喷嘴主体步骤1.1.选取中碳钢或中碳低合金钢作为材料，并将选取的中碳钢或中碳低合金钢用普通机械加工的方法制造得到喷嘴主体；步骤1.2.用纯酒精或丙酮浸泡并清洗步骤1.1中制得的喷嘴主体0.5h～1h，再将喷嘴主体取出放置于150℃～180℃条件下烘燥1h～2h，直至将喷嘴主体完全烘干，得到洁净的喷嘴主体；步骤2.对洁净的喷嘴主体表面进行表面强化处理，制备出空气变形喷嘴本发明空气变形喷嘴的制备方法解决了现有方法制备得到的空气喷嘴抗磨、抗冲击能力差、易碎、制造工艺复杂及成本高的问题。
文档编号C23C8/80GK102936712SQ20121047993
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者屈银虎, 刘翠, 梁涛, 刘新峰, 王凤 申请人:西安工程大学