[发明专利]低膨胀抗热震物理陶瓷及制法

说明书

本发明属于工业陶瓷新技术领域。

在石油、化工、有色冶炼等技术部门经常需要使用低膨胀、抗热震物理陶瓷作为设备（如反应釜、搅拌槽）的衬里。目前使用的普通工业陶瓷很难适用于上述情况。例如在钛白粉的生产过程中，由于生产工艺的特殊要求会造成急冷、急热的反复循环，使用普通工业陶瓷作为衬里在短期内严重裂缝、脱落，进而发生渗漏腐蚀，造成工厂停产检修，损失极大。

为了解决这一问题，国内外进行了许多有关低膨胀、抗热震物理陶瓷的研究和试制工作，也取得了一定的突破，如德国DIDIRE公司研制的SF类陶瓷即是目前本技术领域性能最好的低膨胀、抗热震物理陶瓷。但是由于SF类陶瓷是通过向高岭土中添加陶瓷石英纤维制成的，成本很高，而且其抗热震性能有待于进一步提高。为此本发明人进行了更为深入的研究并成功的研究出抗热震性能更佳，且成本大大低于现有同类陶瓷的新的低膨胀、抗热震物理陶瓷并提供了相应的制备方法。

本发明涉及一种新的低膨胀、抗热震物理陶瓷及其制备方法，具体而言本发明涉及一种新的由滑石（3MgO.4SiO₂.H₂O）、高岭土（Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O）及熔融石英烧制而成的低膨胀、抗热震物理陶瓷。所述物理陶瓷的晶相为：莫来石（3Al₂O₃.SiO₂）+刚玉（α-Al₂O₃）+堇青石（2MgO.2Al₂O₃.5SiO₂），该物理陶瓷是通过下述步骤烧制而得的：

（1）将煅烧滑石（组成同上）与高岭土（组成同上）制成泥块，在1280-1320℃烧结，使之形成莫来石结晶，然后破碎成粒;

（2）将煅烧滑石（组成同上）与高岭土（组成同上）混合制成生料;

（3）再将熔融石英（SiO₂）加至所述莫来石结晶颗粒与生料的混合物中，经 1280-1320℃高温烧制。

其中，在所述步骤（1）中煅烧滑石（组成同上）与高岭土（组成同上）所占的重量百分比的优选范围分别为10-50%和90-50%，更为优选的范围分别是15-25%和    85-75%;在所述步骤（2）中煅烧滑石（组成同上）与高岭土（组成同上）所占的重量百分比的优选范围分别为10-50%和90-50%，更为优选的范围分别是10-20%和    90-80%;在所述步骤（3）中所述生料与所述莫来石结晶颗粒的混合物中二者所占的重量百分比的优选范围分别是30-80%和70-20%，更为优选的范围分别是60-70%和40-30%;熔融石英优选占该混合物与熔融石英总重量的4-20%，更为优选的是5-15%;此外，步骤（1）中莫来石结晶颗粒粒度在0.1-10m/m这一范围内均可，在0.5-3m/m范围内更好。

任何本领域技术人员参照上述的比例和制备步骤均可制得本发明的低膨胀、抗热震物理陶瓷。

本发明的低膨胀、抗热震物理陶瓷的性能如下：

1.膨胀系数 1000℃['/℃] 3.2×10^-6

2.膨胀率    1000℃[%]    0.31

3.导热系数    400℃[W/M·K]    1.175

4.耐酸度    [%]    >=98

5.体积密度    [g/cm3]    2.20--2.3

6.吸水率    [%]    <=4.8

7.开口气孔率    [%]    <=11

8.抗热震    [900-->20℃]    >=10次

9.磨损度    [g/cm2]    <=0.06

10.弹性模量    [MPa]    2138

而作为目前国际上性能最好的SF类陶瓷（德国DIDIRE公司出品）的抗热性能温度仅为450→20℃，其他各项性能指标与本发明产品持平。由此可见本发明产品的抗热震性能远远优于现有产品，而且本发明产品的成本仅是现有同类产品的四分之一左右。