專利名稱：一種碳化硅陶瓷制品及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳化硅陶瓷制品及制備方法。
背景技術(shù)：
SiC屬于人工合成原料，有α、β兩種晶體結(jié)構(gòu)。其中β-SiC為低溫型碳化硅， 在1800°C以下能夠穩(wěn)定存在，高于1800°C將發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，生成α-SiC。SiC具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，化學(xué)性能穩(wěn)定等，因此廣泛應(yīng)用于化工、鋼鐵、有色、磨料磨具等領(lǐng)域。碳化硅制品的種類繁多，由于結(jié)合相的性能決定碳化硅制品的性能，因此按照其結(jié)合相的不同大致分為三類1.硅酸鹽結(jié)合制品，如粘土結(jié)合碳化硅、莫來石結(jié)合碳化硅； 2.氮化物結(jié)合制品，如氮化硅結(jié)合碳化硅、氧氮化硅結(jié)合碳化硅，塞隆結(jié)合碳化硅；3.自結(jié)合制品，如反應(yīng)燒結(jié)碳化硅、碳化硅陶瓷。上述制品中，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，自結(jié)合制品抗渣侵蝕性能較顯著。目前碳化硅制品的制備方法主要有壓力燒結(jié)(如熱壓燒結(jié)、等靜壓燒結(jié)、無壓燒結(jié))、反應(yīng)燒結(jié)法、微波燒結(jié)法。上述方法大多數(shù)需要苛刻的燒結(jié)條件，制備工藝復(fù)雜，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)生產(chǎn)上主要使用的是反應(yīng)燒結(jié)法，該方法的主要特點(diǎn)是在1500°C以下就能實(shí)現(xiàn)燒結(jié)，制備出β-SiC結(jié)合碳化硅制品，但是反應(yīng)燒結(jié)方法生成的β-SiC晶粒細(xì)小，制品顯氣孔率一般在13%以上，因此，該燒結(jié)方法對制品的性能有一定的限制。如申請?zhí)枮?009102276 . 6在實(shí)施例中所述制品的顯氣孔率均在13%以上。顯氣孔率是耐火材料的重要性能指標(biāo)，尤其對材料抗侵蝕性能的影響顯著。顯氣孔的大小和分布相近時(shí)，顯氣孔率小的抗侵蝕性能好；相同的顯氣孔率，氣孔小且分布均勻的抗侵蝕性能好。就碳化硅陶瓷而言，在某些領(lǐng)域使用時(shí)要求高的抗侵蝕性能，因此，迫切要求研究出低氣孔率的碳化硅陶瓷制品。無壓燒結(jié)碳化硅是將粒度小于1 μ m的SiC微粉中添加少量的添加劑，如B4C、B等， 在2000°C以上燒結(jié)成致密(相對密度98%以上)的碳化硅。由此可見，無壓燒結(jié)方法能改善材料的燒結(jié)性能，然而該方法在耐火材料領(lǐng)域中的應(yīng)用卻未見報(bào)道。本發(fā)明將無壓燒結(jié)方法引入耐火材料制品的制備技術(shù)中，把顯氣孔率降低到7%以下，提高了制品性能。使用溫度在2000°C以上的高溫?zé)Y(jié)設(shè)備造價(jià)一般較貴。此外，在高溫下作業(yè)時(shí)設(shè)備部件易損毀，部件造價(jià)也較高，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用也高。由于在艾奇遜碳化硅冶煉爐內(nèi)的某些位置適合碳化硅坯體的燒結(jié)，冶煉爐的容積也很大，一次能夠燒結(jié)幾十噸的碳化硅制品。 因此，在碳化硅冶煉爐內(nèi)隨爐燒結(jié)顯著降低了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種碳化硅陶瓷制品及制備方法，改善制品的導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度及其化學(xué)侵蝕性。
本發(fā)明完成其發(fā)明任務(wù)所采用的技術(shù)方案如下一種碳化硅陶瓷制品，以碳化硅為主要原料，引入部分碳化硅微粉，采用有機(jī)結(jié)合劑，并引入添加劑B4C或單質(zhì)B，在艾奇遜碳化硅冶煉爐200(T230(TC區(qū)域內(nèi)燒結(jié)；為了改善目前碳化硅制品的性能，本發(fā)明在碳化硅制品制備過程中引入碳化硅微粉及添加劑，并將坯體在碳化硅冶煉爐200(T230(TC的區(qū)域內(nèi)隨爐燒結(jié)；1、利用碳化硅微粉在添加少量B4C或單質(zhì)B后在200(Γ2300溫度范圍內(nèi)能夠燒結(jié)致密的特點(diǎn)，引入部分碳化硅微粉及添加劑B4C或單質(zhì)B ；2、艾奇遜碳化硅冶煉爐能夠提供200(Γ2300 燒成溫度條件，并且該爐的升溫速度緩慢，爐內(nèi)氣體流動(dòng)很小，能為坯體提供良好的燒結(jié)條件，另外，利用艾奇遜碳化硅冶煉爐燒結(jié)碳化硅時(shí)，其成本較低。本發(fā)明一方面避免了建造專門的燒結(jié)窯爐，提高了冶煉爐的使用效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本；另一方面，提高了制品的燒結(jié)溫度，降低了材料的顯氣孔率，改善了制品的性能。因此該方法較適合于工業(yè)化生產(chǎn)；所述制品所用的碳化硅原料組成及質(zhì)量百分比為碳化硅顆粒65 75%， 碳化硅細(xì)粉15 20%，碳化硅微粉1(Γ15% ；添加劑為碳化硅原料重量的3%或單質(zhì)B為碳化硅原料重量的廣2%，結(jié)合劑為碳化硅原料重量的3 4%。所述碳化硅原料粒度組成為小于等于2. 5mm、大于等于Imm的碳化硅顆粒，小于1mm、大于0. 088mm的碳化硅顆粒，小于等于88 μ m、大于等于1 μ m的碳化硅細(xì)粉，小于 1 μ m的碳化硅微粉；所述碳化硅原料中=SiC含量大于98%、Fe2O3小于0. 5%、C小于0. 5%。所述添加劑B4C的粒度小于1 μ m，單質(zhì)B的粒度小于1 μ m ；所用結(jié)合劑為酚醛樹脂。所采用的制備方法如下
A、將碳化硅細(xì)粉、碳化硅微粉、添加劑先混合均勻，再與碳化硅顆粒、結(jié)合劑混合均勻， 在成型機(jī)上壓制成型；
B、將壓制坯體在200°C下干燥5、小時(shí)；
C、將烘干后的坯體置于艾奇遜碳化硅冶煉爐200(Γ2300 區(qū)域內(nèi)燒結(jié)；
D、冶煉爐冷卻至室溫后即可得到碳化硅陶瓷制品。本發(fā)明解決了制品的高溫?zé)Y(jié)問題，降低了生產(chǎn)成本；顯著降低了制品的氣孔率， 改善了制品的結(jié)構(gòu)，提高了制品的抗侵蝕性、導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度、抗氧化性能；制備工藝簡單，生產(chǎn)效率高；因此，本發(fā)明應(yīng)用價(jià)值較高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
具體實(shí)施例方式下面以實(shí)例說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1
(1)配料按照質(zhì)量百分比計(jì)算，具體組成配比如表一所示。表一
權(quán)利要求
1.一種碳化硅陶瓷制品，其特征是以碳化硅為主要原料，引入部分碳化硅微粉，采用有機(jī)結(jié)合劑，并引入添加劑B4C或單質(zhì)B，在艾奇遜碳化硅冶煉爐200(T230(rC區(qū)域內(nèi)燒結(jié)； 上述制品所用的碳化硅原料組成及質(zhì)量百分比為碳化硅顆粒占65 75%、碳化硅細(xì)粉占 15 20%、碳化硅微粉占1(Γ15% ；添加劑B4C為碳化硅原料重量的2 3%或單質(zhì)B為碳化硅原料重量的廣2%，加入碳化硅原料重量3 4%的結(jié)合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅陶瓷制品，其特征在于所述碳化硅原料粒度組成為小于等于2. 5mm、大于等于Imm的碳化硅顆粒和小于1mm、大于等于0. 088mm的碳化硅顆粒，小于等于88 μ m、大于等于1 μ m的碳化硅細(xì)粉，小于1 μ m的碳化硅微粉，所述碳化硅原料的化學(xué)組成為=SiC含量大于98%、Fe2O3不大于0. 5%、C不大于0. 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅陶瓷制品，其特征在于所述添加劑B4C的粒度不大于1 μ m，單質(zhì)B的粒度不大于1 μ m，所述的結(jié)合劑為酚醛樹脂。
4.一種碳化硅陶瓷制品的制備方法，其特征在于a.將碳化硅細(xì)粉、碳化硅微粉、添加劑先混合均勻，再與碳化硅顆粒、結(jié)合劑混合均勻， 用成型機(jī)壓制成型；b.將壓制坯體在200°C下干燥5、小時(shí)；c.將烘干后的坯體置于艾奇遜碳化硅冶煉爐200(Γ2300 區(qū)域內(nèi)燒結(jié)；d.冶煉爐冷卻至室溫后即可得到碳化硅陶瓷制品。
全文摘要
本發(fā)明屬于耐火材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳化硅陶瓷制品及制備方法；以碳化硅為主要原料，引入部分碳化硅微粉，采用有機(jī)結(jié)合劑，并引入添加劑B4C或單質(zhì)B，在艾奇遜碳化硅冶煉爐2000~2300℃區(qū)域內(nèi)燒結(jié)；上述制品所用的碳化硅原料組成及質(zhì)量百分比為碳化硅顆粒占65~75%、碳化硅細(xì)粉占15~20%、碳化硅微粉占10~15%；添加劑B4C為碳化硅原料重量的2~3%或單質(zhì)B為碳化硅原料重量的1~2%，加入碳化硅原料重量的3~4%的結(jié)合劑。本發(fā)明提出的碳化硅陶瓷制品及制備方法改善了制品的導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度及其化學(xué)侵蝕性。
文檔編號C04B35/565GK102503431SQ20111033129
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者萬龍剛, 劉臻, 吳吉光, 李剛, 王建棟, 黃志林 申請人:中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司