[发明专利]一种氮化硅结合碳化硅窑具材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氮化硅结合碳化硅窑具材料，针对注浆成型工艺对材料可塑性的要求，将硅粉钝化，并通过调节水的pH和选取适当的粘结剂和表面活性剂，使制备的陶瓷料浆具有合适的流动性和粘度，其中的Si‑SiC含量固含量高，经注浆成型后，经干燥和氮化烧结后得到强度高、抗热震稳定性好和抗蠕变性能优异的的氮化硅结合碳化硅窑具材料。本发明的氮化硅结合碳化硅窑具材料的制备方法，根据原料中的钝化硅粉和碳化硅的含量以及氮化硅生成机制，制定烧结制度，使氮化成分，烧结完全，得到的材料强度等各项高温性能优异。

技术领域

本发明属于高温窑具材料技术领域，具体涉及一种氮化硅结合碳化硅窑具材料及其制备方法。

背景技术

氮化硅结合碳化硅材料使用温度高、强度高、抗高温蠕变性好，是一种性能优异的陶瓷窑具材料，被用于陶瓷窑炉中的关键部位。由于陶瓷窑具规格较多，形状复杂，除棚板等少量品种可以机压成型外，其他制品多采用湿法成型，如注浆成型、挤出成型等。而制备氮化硅结合碳化硅材料的原料多采用单质硅和碳化硅，两种原料可塑性差，通常给湿法成型造成很多困难。

发明内容

基于以上问题，本发明的其一目的是改善单质硅和碳化硅的可塑性，提供一种氮化硅结合碳化硅窑具材料，所述窑具材料可制备得到流动性好、可塑性好的陶瓷料浆。

其二目的是提供上述氮化硅结合碳化硅窑具材料的制备方法。

本发明的技术方案为：

本发明提供一种氮化硅结合碳化硅窑具材料，原料包括主料、添加剂和水，其中，所述主料的组成按照重量百分比包括钝化硅粉15-20％和碳化硅80-85％，总量计为100％；

添加剂包括助烧结剂、粘结剂和表面活性剂；其中所述助烧结剂用量为所述主料的1-5％，所述粘结剂为所述主料的0.01-0.1％，所述表面活性剂为所述主料的1-5％，水的用量以重量百分比计为所述主料的15-20％，

所述钝化硅粉经弱氧化性溶液浸泡得到。

根据本发明的氮化硅结合碳化硅窑具材料，所述钝化硅粉中Si含量≥99wt％，所述碳化硅中SiC含量≥97wt％。

根据本发明的氮化硅结合碳化硅窑具材料，水为pH值为8-9的碱性水。实验结果显示，使用pH为8-9的碱性水进行陶瓷料浆制备时，得到的所述陶瓷料浆的zeta电位值为-45～-38mV，浆料流动性适宜。优选的，水的pH值为8.4-8.6时，其流动性最好，可塑性优异。

根据本发明的氮化硅结合碳化硅窑具材料，所述弱氧化性溶液由双氧水或高锰酸钾配制而成，得到的双氧水溶液的质量浓度为1-3％，高锰酸钾溶液的质量浓度为0.1-0.5％。其中，双氧水配制的弱氧化性溶液进行硅粉钝化处理的效果最好，pH值和弱氧化性能稳定，钝化效果最好。

根据本发明的氮化硅结合碳化硅窑具材料，所述助烧结剂为氧化钇、氧化镧、氧化铯、氧化铝中的一种或几种，粒度≤5μm。其中氧化钇中Y₂O₃含量≥99.9wt％；氧化镧中La₂O₃含量≥99.9wt％；氧化铯中CeO₂含量≥99.9wt％；氧化铝中Al₂O₃含量≥99.9wt％。

根据本发明的氮化硅结合碳化硅窑具材料，所述碱性水为添加氨水、氢氧化钠、有机碱中的至少一种配制而成。

根据本发明的氮化硅结合碳化硅窑具材料，水为去离子水。选用去离子水进行陶瓷料浆混合制备，可以极大程度减小水中包含的杂质离子对碳化硅表面电荷分布的影响，得到的陶瓷料浆流动性相比使用一般的不经处理的自来水流动性显著改善。