專利名稱：用于莫來石結(jié)合的含碳化硅制品的結(jié)合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)合劑及其制作方法。該結(jié)合劑被用來制造不同用途的莫來石結(jié)合含碳化硅的制品。
結(jié)合劑在其成分、使用原料的預(yù)處理以及引入配合料的方式方面，均可顯著不同。
據(jù)DD296800A7號專利所知，由煅燒的三氧化二鋁組成的結(jié)合劑是在添加了羧甲基纖維素和亞硫酸鹽廢液后，在濕式球磨中使之產(chǎn)生濕式活性化作用而成。在活化過程中，初次顆粒的表面形成水合物相，通過在基料中生成莫來石，這種水合物在轉(zhuǎn)變成氧化物狀態(tài)時(shí)，與碳化硅制品燒成時(shí)因氧化作用而生成的相應(yīng)的SiO2結(jié)合，且具有很高的反應(yīng)能力。
按常用的脫水方法(噴霧干燥)，可從懸浮體中制取氧化鋁及由此而生成水合物。
本發(fā)明的目的是要使1400℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度HBF達(dá)到80KP/cm2以上。除莫來石外不含其它物質(zhì)。在DD301635A8號專利中，這個(gè)方法有了改進(jìn)，該專利公開了一種溶液，不采取噴霧干燥法，為的是借助懸浮液形式的水溶性結(jié)合劑組分，將高度結(jié)合的物料轉(zhuǎn)變成復(fù)雜的成型體。在這兩種情況下，制品的燒結(jié)溫度要在1400℃以上，才能使SiC裂解而獲得所需的SiO2。
上述兩專利均有欠缺。一方面，結(jié)合劑僅限于采用煅燒的三氧化二鋁；另一方面，制品燒結(jié)時(shí)能耗高，燒結(jié)溫度在1400℃以上，難以控制SiC裂解。為了使制品的燒結(jié)保持在盡可能低的溫度，并只使一部分SiC因氧化作用而轉(zhuǎn)化成SiO2，于是又在DD299465A7號專利中提出另一種方法。按此方法，作為結(jié)合劑在懸浮體其固態(tài)組分為α-Al2O3及其水合物，其顆粒度小于20μm較好，并采用一種經(jīng)處理的、干燥粒度小于0.5mm的粘性高嶺土。
其優(yōu)點(diǎn)在于，采取濕式機(jī)械活性化作用，使之在反應(yīng)動力學(xué)方面上有優(yōu)越性，這種優(yōu)越性會在添加作為結(jié)合劑的懸浮體時(shí)顯露出來。其結(jié)果是，在較低的燒結(jié)溫度時(shí)就生成莫來石。但缺點(diǎn)是，盡管如此，燒結(jié)溫度仍在1400℃以上，在此溫度下才發(fā)生SiC氧化作用。關(guān)鍵性的制品參數(shù)(莫來石含量和熱抗彎強(qiáng)度)在專利中未見公布。
為了進(jìn)一步降低SiC的裂解，DD294931A5號專利提出了這樣的建議，即增加高溫分解的二氧化硅添加量，這是一種生產(chǎn)硅鐵合金時(shí)除塵設(shè)備的副產(chǎn)品(所謂FeSi粉塵)，再加上硅膠。在燒結(jié)溫度PK146至156)下，SiO2與經(jīng)過細(xì)磨的三氧化鋁反應(yīng)生成莫來石。盡管緊密的結(jié)合料可以阻止SiC的氧化作用，但實(shí)施例中顯示出SiC裂解有很大差別(例如實(shí)施例5∶2.7％，又例如實(shí)施例1∶13.7％)，這個(gè)裂解是以制品的高溫?zé)Y(jié)溫度為條件的。該專利中盡管提到很高的熱抗彎強(qiáng)度，但未提及定量的參數(shù)。
為了達(dá)到良好的莫來石形成效果，達(dá)到很高的熱抗彎強(qiáng)度和溫度急變穩(wěn)定性TWB，根據(jù)DD301604A7將形成莫來石所需的組分三氧化二鋁和二氧化硅以高度活性引入SiC顆?；旌衔镏?。引入細(xì)顆粒高度活性化的二氧化硅后，易于使SiC分解并生成SiO2，并使該過程的進(jìn)行溫度降至SiC裂解溫度以下。
不足之處在于，要采用兩種不同成分的結(jié)合劑(活化的煅燒三氧化二鋁、FeSi粉塵、糊精、六偏磷酸鹽、水或活化的煅燒三氧化二鋁、高嶺土、結(jié)合粘土)，和采取兩種不同的形式即懸浮體和干燥結(jié)合劑。
令人驚訝的是，按照這個(gè)方法所達(dá)到的莫來石含量為13-15％在1300℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度大于30MPa。
DD296268A5號專利提出的化學(xué)與材料方面的內(nèi)容與DD301604A7號專利一致，該專利說明了一種莫來石結(jié)合的耐火制品的制造方法，它用濕式活化結(jié)合劑提高基于SiC材料的使用性能，該結(jié)合劑由煅燒的三氧化二鋁、精淘高嶺土/或耐火結(jié)合粘土(Bindeton)、FeSi粉塵/或硅膠、有機(jī)粘結(jié)劑和六亞甲基偏磷酸鹽所組成。
配合料經(jīng)過濕式活化作用后，所得的懸浮體在噴霧干燥器內(nèi)脫水。所得的二次顆粒大部分顆粒度為0.2-0.5mm。噴霧顆粒結(jié)合劑一部分?jǐn)嚢璩蔀閼腋◇w，與SiC顆粒充分混合均勻，余下的噴霧顆粒再進(jìn)行第二步混合。
制品燒結(jié)溫度為1300至1600℃，保持4-10小時(shí)。
莫來石含量達(dá)5-8％，1400℃時(shí)制品燒結(jié)后的熱抗彎強(qiáng)度為7.4-9.8MPa。
用這個(gè)方法還沒有顯著改善DD301604A號7號專利中所達(dá)到的熱抗彎強(qiáng)度(不采取噴霧干燥)。
在上述實(shí)踐知識的基礎(chǔ)上，DE4242610A1號專利指出了一條完全不同的途徑，即不采用結(jié)合劑物料活化作用的辦法，同時(shí)也不采用噴霧干燥的辦法。所用的干結(jié)合劑有以下組成-13.5-16％三氧化二鋁，顆粒度小于0.05mm，-5.5-7％白剛玉，顆粒度小于0.25mm，-3.5-4％無定形二氧化硅，顆粒度小于0.05mm，使它與濕SiC顆粒相混合。
由于使用高活性、高純度的結(jié)合料的原料，可不再采用活化過程。這種結(jié)合劑配方達(dá)到卓越的制品技術(shù)指標(biāo)莫來石含量11-17％1400℃時(shí)熱抗彎強(qiáng)度12-14MPa不足之處是，必須使用極為優(yōu)質(zhì)與較昂貴的原料。
本發(fā)明的基本要點(diǎn)在于制造適用于多種用途的優(yōu)質(zhì)SiC制品的結(jié)合劑，其中莫來石含量高，SiC裂解處于最低限度且熱抗彎強(qiáng)度高，同時(shí)可不采用高活性結(jié)合劑原料，而可使用常用原料和價(jià)格合理的原料。同時(shí)，避免了采用以懸浮體和干結(jié)合料等形式的非產(chǎn)品形態(tài)的結(jié)合劑。
按照本發(fā)明，通過一種結(jié)合劑使這個(gè)問題得到了解決，它綜合以濕式活化的，噴霧干燥的并進(jìn)一步磨細(xì)的形式使用，其中至少有60％＜0.1mm，這種粒度內(nèi)至少有40％＜0.063mm，且Al2O3比SiO2為3…4比1。
按照本發(fā)明制造結(jié)合劑的方法的特點(diǎn)是配方中Al2O3比SiO2為3…4比1，綜合采用濕式機(jī)械活化、噴霧干燥并再細(xì)磨，使至少有60％＜0.1mm，其中至少有40％＜0.063mm。
對于有效地實(shí)施本發(fā)明，物料的配方和加工技術(shù)條件具有重要意義。
采用本發(fā)明的結(jié)合劑時(shí)，制品燒結(jié)后具有下列質(zhì)量指標(biāo)莫來石含量18-20％1400℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度18-20MPa。
在瓷器快燒窯中經(jīng)過約50次燒成表明，莫來石含量為22-24％，1400℃時(shí)熱抗彎強(qiáng)度為21-23MPa。質(zhì)量指標(biāo)得到了極大改善。
這些質(zhì)量指標(biāo)大大地超過了DE4242610A1號專利中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)DD301604A7號專利，在優(yōu)質(zhì)SiC制品生產(chǎn)中可不采用噴霧干燥法。在DD296268A5號專利中，在可比的條件下，采用噴霧干燥法導(dǎo)致質(zhì)量指標(biāo)大為降低。此后，專家們希望按本發(fā)明的結(jié)合劑能夠改善這種狀況。而這種驚人的成果便是由于按此發(fā)明的特點(diǎn)而預(yù)期達(dá)到的。
這種辦法可以使有效的細(xì)磨不致出現(xiàn)通常會遇到的那些困難，例如球磨子的結(jié)塊，或者由于糊精使二次顆?！坝不倍鴮?dǎo)致細(xì)磨不充分。按照第DD296268A5號專利和DD301604A7號專利，存在著懸浮體和干結(jié)合料作為結(jié)合劑添加量過高的問題。上述兩項(xiàng)專利中，懸浮體和干結(jié)合料是分別加入的，因而在混合料攪拌時(shí)，產(chǎn)生過高的含水率，這不利于在施加高壓時(shí)所需非可塑性物料壓實(shí)的質(zhì)量(DD296268，第2頁，第24至27行)。
本發(fā)明提出二項(xiàng)實(shí)施例，進(jìn)一步分述如下實(shí)施例1首先將1％亞硫酸鹽廢液粉劑充分地溶解于熱水中。接著使21％顆粒度＜0.05mm的煅燒三氧化二鋁與6％顆粒度＜0.01mm的無定形二氧化硅共同混合，準(zhǔn)確的Al2O3比SiO2(3…4比1)定量具有重要意義。
懸浮體含約1/3的水分。
懸浮體適宜于抽漿泵抽吸，輸入濕式球磨機(jī)中加工，產(chǎn)生濕式機(jī)械活化作用，然后進(jìn)行噴霧干燥，噴霧后顆粒度＜0.5mm，大部分顆粒度在0.2至0.5mm之間。噴霧顆粒含水率＜2％。這種顆粒再進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨后至少有60％的顆粒＜0.1mm，其中至少有40％的顆粒＜0.063mm。其后的過程則按通常加工結(jié)合劑的辦法進(jìn)行。
在混料機(jī)中預(yù)先加入70％SiC顆粒料，再混入3-4％(以100％干料計(jì))的水溶性糊精溶液，第三步加入27％的結(jié)合劑，最后，加入3％的耐火結(jié)合粘土。
壓實(shí)、干燥后制品在1380℃燒結(jié)，保持6小時(shí)。
用此結(jié)合劑生產(chǎn)的窯具制品有如下質(zhì)量指標(biāo)莫來石含量19.5％1400℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度19.8MPa在瓷器快燒窯中經(jīng)50次燒成后測得如下數(shù)值莫來石含量23.5％1400℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度22.9MPa實(shí)施例2按實(shí)施例1的步驟，采用21.5％煅燒的三氧化鋁和5.5％的無定形二氧化硅制成結(jié)合劑。
采用這種結(jié)合劑的制品具有如下性能莫來石含量18.5％1400℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度19.0MPa在同樣瓷器快燒窯中經(jīng)50次燒成后測得如下數(shù)值莫來石含量23.0％1400℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度22.5MPa
權(quán)利要求
1.用于莫來石結(jié)合的含SiC的制品的結(jié)合劑，它由煅燒的三氧化二鋁、SiO2和含水輔助材料組成，其特征在于，結(jié)合劑是綜合以濕式活化和噴霧干燥的、并再經(jīng)磨細(xì)的形式使用的，其中至少有60％的顆粒＜0.1mm，此粒度范圍內(nèi)，至少有40％的顆粒＜0.063mm，Al2O3與SiO2的比例為3…4比1。
2.用于莫石來結(jié)合的含SiC的制品的結(jié)合劑的制備方法，結(jié)合劑由煅燒的三氧化二鋁、SiO2和含水輔助材料組成，其特征在于，配方中Al2O3與SiO2的比例為3…4比1，物料綜合以濕式機(jī)械活化處理，噴霧干燥和磨細(xì)，至少有60％的顆粒＜0.1mm，其中至少有40％的顆粒＜0.063mm。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，使結(jié)合劑適用于多方面要求，采用常用的價(jià)格合理的原料，免除無效的加工過程，同樣可以提高莫來石含量，并提高1400℃時(shí)的熱抗彎強(qiáng)度。解決的辦法是，用作結(jié)合劑的原料經(jīng)過濕式機(jī)械活化處理，噴霧干燥，再細(xì)磨，至少有60％的顆粒＜0.1mm，其中至少有40％的顆粒＜0.063mm。Al
文檔編號C04B35/565GK1133272SQ9510430
公開日1996年10月16日 申請日期1995年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月2日
發(fā)明者S·默勒, R·柯什納, F·鮑爾 申請人:設(shè)計(jì)和設(shè)備制造有限公司