[发明专利]碳化硅功能性膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜材料，具体涉及一种碳化硅功能性膜材料及其制备方法。

背景技术

碳化硅功能性膜材料主要应用于氮化硅结合碳化硅产品高温烧制过程中(1350度至1450度)，在硅碳棒上涂一层碳化硅功能性膜材料用来保护表面，主要是防止硅碳棒氧化，原硅碳棒在高温工作过程中，在没有涂上碳化硅功能性膜材料时只能使用3-4炉次(每炉次在80小时左右)，涂上碳化硅功能性膜材料后，能够使硅碳棒的使用寿命延长50％以上(7-8炉次)。

现有硅碳棒，在没有涂上碳化硅功能性膜材料时只能使用3-4炉次(每炉次在80小时左右)，硅碳棒的使用寿命短。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种碳化硅功能性膜材料，具有节约能源、提高工作效率和延长硅碳棒使用寿命的功能。

本发明所述的碳化硅功能性膜材料，原料包括硅溶胶、氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠、氮化硅和水。

本发明所述的碳化硅功能性膜材料，优选由如下质量分数的原料制成：

硅溶胶3％-6％、氧化铝2％-4％、氧化钙4％-7％、氧化硅7％-9％、氧化钠17％-19％、氮化硅45％-55％和水8％-10％。

氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠和氮化硅的粒度在5微米以下。

本发明所述的碳化硅功能性膜材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)球磨混料：将所有加入球磨机内，球磨；

(2)沉淀反应：将球磨好的原料在球磨机内静置，形成液态碳化硅功能性膜材料；

(3)将液态碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干：将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱内烘干；

(4)煅烧：将已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧完成后，硅碳棒表面形成耐氮化的碳化硅功能性膜材料。

步骤(1)中所述的球磨时间为2-3小时。

步骤(2)中所述的静置时间为3-4小时。

步骤(3)所述的烘干，烘干时间为2-3小时，烘干温度为200-300℃。

步骤(4)所述的煅烧，煅烧时间为5-7小时，煅烧温度800-1000℃。

作为一种优选的技术方案，所述的硅碳棒包括发热体、冷端部和焊接部；

其中：发热体由以下质量分数的原料制成：碳化硅97％-98.7％、结合剂1％-3％和氮化硼0.1％-0.3％；

冷端部由以下质量分数的原料制成：碳化硅30％-40％、结合剂3％-8％、石墨粉1％-5％、金属硅8％-15％、煅烧石油焦30％-40％、果壳粉1％-6％和麦芽糊精1％-6％；

焊接部由以下质量分数的原料制成：树脂8％-15％、硅粉10％-25％、碳化硅微粉50％-70％和石墨粉7％-13％。

综上所述，本发明具有以下优点：

(1)本发明通过选择合适的组分和含量，混合在一起后起到抗氮化作用。

(2)本发明所述的碳化硅功能性膜材料具有节约能源、提高工作效率和延长硅碳棒使用寿命的功能，碳化硅功能性膜材料是一种液体状，使用时涂在硅碳棒表面上，该产品主要是针对生产氮化硅结合碳化硅制品，在生产过程中，硅碳棒的表面温度在1450℃，待氮化硅结合碳化硅制品生产周期快要结束时(80小时为一个周期)，往炉内放氮气，氮气氮化(腐蚀)硅碳棒特别严重，硅碳棒表面如果不涂碳化硅功能性膜材料，只能使用3-4炉次，涂上碳化硅功能性膜材料能使用7-8炉次，效果比较明显。以达到节约能源、提高工作效率(减少更换硅碳棒时间)和延长硅碳棒使用寿命的效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种碳化硅功能性膜材料，由如下质量份数的原料制成：

硅溶胶6kg、氧化铝4kg、氧化钙7kg、氧化硅9kg、氧化钠19kg、氮化硅45kg和水10kg。

所述的碳化硅功能性膜材料的生产工艺，包括以下步骤：

(1)球磨混料：将上述原料硅溶胶、氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠、氮化硅、纯净水按比例加入球磨机内，球磨2小时；

(2)沉淀反应：将球磨好的原料在球磨机内静置3小时，形成液态碳化硅功能性膜材料；

(3)将液态碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干：将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱，烘干时间2小时，烘干温度200℃；