[发明专利]塞隆结合碳化硅陶瓷的制备法

说明书

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；