[发明专利]塞隆结合碳化硅陶瓷的制备法有效
申请号: | 201810130333.4 | 申请日: | 2018-02-08 |
公开(公告)号: | CN108178634B | 公开(公告)日: | 2021-02-12 |
发明(设计)人: | 杨新领 | 申请(专利权)人: | 陕西科谷新材料科技有限公司 |
主分类号: | C04B35/565 | 分类号: | C04B35/565;C04B35/622;C04B35/634;C04B35/638 |
代理公司: | 杭州中成专利事务所有限公司 33212 | 代理人: | 金祺 |
地址: | 712000 陕西省咸阳市西咸新*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 结合 碳化硅 陶瓷 制备 | ||
本发明公开了一种塞隆结合碳化硅陶瓷的制备法,包括配料、球磨混合、料浆陈腐、石膏模注浆成型、素坯烘干、高温烧结;所述配料为:由以下重量含量的成分组成基础料:粒度为60~150μm的粗碳化硅颗粒30~41.5wt%、粒度为1~50μm细碳化硅颗粒30~41.5wt%、15~30wt%的金属硅,2~5wt%的氧化铝,0~1wt%氧化铁,0~1.6wt%稀土氧化物。本发明采用注浆成型工艺可以简化生产工艺流程,降低生产成本,制备出的制品高温下抗氧化性好,机械强度高,抗热震性好,耐磨耐腐蚀。
技术领域
本发明涉及一种塞隆结合碳化硅陶瓷的制备方法,该陶瓷主要含有α-SiC和β-SiAlON(塞隆)相。
背景技术
碳化硅由于其极佳的热导率,耐化学腐蚀性好,耐磨性好,高温抗氧化性好,作为高端耐火材料广泛应用于窑炉,熔炉,环保节能设备改造,高端换热器等领域。
目前市场上主要的碳化硅制品有氮化硅结合碳化硅,重结晶烧结碳化硅,反应烧结碳化硅,无压烧结碳化硅陶瓷。氮化硅结合碳化硅制品体积密度较低,一般存在12%以上的气孔率,严重影响到高温机械强度和高温抗氧化性;重结晶碳化硅制品采用粗细碳化硅颗粒注浆成型,在2400℃保护气氛下烧结而成,可以耐1650℃以上的高温,但是体积密度较低一般为2.70g/cm3,存在15%左右的气孔率,高温机械强度低,抗氧化性差,而且生产成本高;反应烧结碳化硅陶瓷制品,体积密度高,机械强度高,但是存在15%左右的金属硅,使用温度低于1350℃,同时金属硅的存在,限制其在氧化、强酸、强碱腐蚀领域的应用。无压烧结碳化硅,烧结温度在2100-2200℃之间,烧结温度较高,对烧结设备要求严格,生产成本较高,高温下制品有16-17%的线性收缩,因此收缩变形不好控制,大件制品的变形比较严重,出现开裂的概率也增大。
专利CN201210287828.0一种轻质高强氮化硅结合碳化硅耐火材料及其制备方法,该材料主要以碳化硅和硅粉为原料制成,碳化硅与硅粉的重量比为65~85:15~30;其中,碳化硅粒径D50=0.1μm~150μm,硅粉粒径D50=0.1μm~1μm;将全部原料混合后进行球磨,球磨时间为8~12小时,球磨后烘干,加原料重的8~12%的PVA造粒,过40~80目筛,室温放置24小时以上,干压成型,成型压力为40~80MPa,排胶,氮化烧结。该方法制备的氮化硅结合碳化硅制品中含有12%以上的气孔,同时含有游离的SiO2相,影响其在高温下的机械强度,制备的制品壁厚和体积较大,降低了材料的抗热震性,影响了窑炉的装载率,增加了能源的消耗。
专利CN2009100222627一种生产塞隆/氮化硅复相结合碳化硅制品的方法。碳化硅做主原料,配有硅粉、金属铝粉、二氧化硅微粉、氧化铝微粉、铝酸盐水泥、外加剂,其质量分数分别为60%~80%、5%~16%、0~5%、0.5%~6%、1%~5%、2%~8%、0.01%~0.06%;采用浇注成型的方法生产异形件,在氮化条件下烧结制备复相结合碳化硅耐火材料制品,该方法制备的制品主要含有氮氧化硅、α-Si3N4、β-Si3N4和玻璃相,其中氮氧化硅和玻璃相,严重影响制品的耐高温、抗热震和抗氧化性,限制了其在高温窑炉领域的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种塞隆(SiAlON)结合碳化硅(SiC)陶瓷的制备法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种塞隆结合碳化硅陶瓷的制备法(注浆成型塞隆结合碳化硅陶瓷的方法),包括配料、球磨混合、料浆陈腐、石膏模注浆成型、素坯烘干、高温烧结;
所述配料为:
由以下重量含量的成分组成基础料:粒度为60~150μm的粗碳化硅颗粒30~41.5wt%、粒度为1~50μm细碳化硅颗粒30~41.5wt%、15~30wt%的金属硅,2~5wt%的氧化铝,0~1wt%氧化铁,0~1.6wt%稀土氧化物;
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