本發(fā)明涉及耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種高耐熱震性的碳化硅坩堝及其制備方法。
背景技術(shù)：
：坩堝，作為化學(xué)儀器的重要組成部分，它是熔化和精煉金屬液體以及固液加熱、反應(yīng)的容器，是保證化學(xué)反應(yīng)順利進行的基礎(chǔ)。隨著對坩堝的研究不斷的深入，基于坩堝的使用周期較短，越來越多的人更傾向于追求質(zhì)美價廉的坩堝制品，新穎優(yōu)質(zhì)的坩堝層出不窮。由于碳化硅化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)低，所以碳化硅坩堝也逐漸被提出并研制。碳化硅坩堝主要用于鍛造工藝及有色金屬鑄造的應(yīng)用中，作為塑料、陶瓷、玻璃、水泥、橡膠和藥品制造所需的耐高溫耐腐蝕產(chǎn)品及貴金屬的回收與精煉、石油化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域所需的耐腐蝕容器。現(xiàn)有的石墨碳化硅特種坩堝的配方以及工藝生產(chǎn)的成品因受生產(chǎn)技術(shù)的限制以及配方等的限制，導(dǎo)致所生產(chǎn)的產(chǎn)品平均壽命為55天，壽命太短，而且使用及生產(chǎn)成本不斷增高，產(chǎn)生的廢棄物也居高不下。中國專利文獻上公開了一種“坩堝”，其公告號為cn103298983a，該發(fā)明的坩堝產(chǎn)品不包括有機材料，基本上沒有無機含氧材料，具有改善的壽命，并且可以重新使用多次。但是，該發(fā)明的坩堝產(chǎn)品燒結(jié)成本高，熱膨脹系數(shù)大，彈性小，耐熱震性差，導(dǎo)致急冷急熱條件下坩堝易碎裂。因此，研究新型的坩堝及其生產(chǎn)工藝是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明為了克服現(xiàn)有坩堝易碎裂，抗彎強度差的問題，提供了一種耐熱震性能好、不易破裂的碳化硅坩堝。本發(fā)明還提供了一種操作簡單的碳化硅坩堝的制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種碳化硅坩堝，所述碳化硅坩堝由主料和輔料制成，所述主料由以下重量份的原料組成：石墨25～35份，碳化硅45～55份，粘土15～20份，金屬硅3～5份；所述輔料由以下重量份的原料組成：木質(zhì)素磺酸鹽0.5～2.5份，稀土化合物0.7～1.8份，釉料2～5份。本發(fā)明在碳化硅坩堝配方的輔料中加入木質(zhì)素磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽具有一定的粘度，可以進一步提高碳化硅坩堝的抗彎強度和耐熱震性，延長使用壽命，此外，木質(zhì)素磺酸鹽成本低，可以起到節(jié)約成本的作用。稀土化合物的加入，使得在碳化硅坩堝在燒制的過程中在坩堝中摻入少來能稀土元素，一方面可以減少釉層破裂并使其具有光澤，確保碳化硅坩堝的顏色更柔和、純正，色調(diào)新穎，光潔度好，另一方面其優(yōu)異的延展性有利于增強的碳化硅坩堝的抗彎強度和耐熱震性。主要原理如下：稀土元素有未充滿的4f電子，可以吸收或發(fā)射從紫外、可見到紅外光區(qū)不同波長的光，發(fā)射每種光區(qū)的范圍小，加入少量稀土，可以確保碳化硅坩堝的顏色更柔和、純正，具有優(yōu)異的抗彎強度和耐熱震性。作為優(yōu)選，所述稀土化合物為三氧化二鈰、硝酸銪、氯化鑭中的一種或幾種，這幾種稀土元素的性能較佳，在碳化硅坩堝中添加少量，即可起到抗彎強度和耐熱震性的提升。作為優(yōu)選，所述木質(zhì)素磺酸鹽選自木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂、木質(zhì)素磺酸鈣和木質(zhì)素磺酸銨中的一種或多種。選取常見的木質(zhì)素磺酸鈉成本較低，有利于企業(yè)節(jié)約成本，增大企業(yè)效益。作為優(yōu)選，所述釉料由膨潤土、耐火粘土、玻璃粉、長石粉、羧甲基纖維素鈉和水組成，該組份一方面可以對碳化硅坩堝上色，另一方面添加的羧甲基纖維素鈉，既可以作為穩(wěn)定劑，又可以作為增稠劑，可以增加碳化硅坩堝的耐熱震性。一種碳化硅坩堝的制備方法，包括以下步驟：(1)按照上述配比進行配料得到主料，于混料機中混合均勻后待用；(2)按照上述配比稱取木質(zhì)素磺酸鹽和稀土化合物，于混料機中18～20℃混合均勻，邊攪拌邊加入到主料中，得到混合均勻的物料；(3)將步驟(2)得到的物料放入模具，壓制成型，自然干燥2～3天，得到坩堝坯；(4)按照上述配比配制釉料，對步驟(3)得到的坩堝坯進行上釉，自然晾干后于1250～1350℃條件下燒制，常壓燒結(jié)12～24h，隨爐冷卻后，得到碳化硅坩堝。本發(fā)明具有如下有益效果：(1)碳化硅坩堝具有較高的抗彎強度和耐熱震性，使用壽命更長；(2)生產(chǎn)工藝成本低，操作簡單，易于實現(xiàn)。具體實施方式下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在本發(fā)明中，若非特指，所有設(shè)備和原料均可從市場購得或是本行業(yè)常用的，下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域常規(guī)方法。實施例1(1)分別稱取石墨25g，碳化硅45g，粘土15g，金屬硅3g進行配料得到主料，于混料機中混合均勻后待用；(2)分別稱取木質(zhì)素磺酸鈉0.5g，硝酸銪1.2g，氯化鑭0.6g，于混料機中18℃混合均勻，邊攪拌邊加入到主料中，得到混合均勻的物料；(3)將步驟(2)得到的物料放入模具，壓制成型，自然干燥2天，得到坩堝坯；(4)稱取膨潤土0.7g，耐火粘土0.2g、玻璃粉0.15g，長石粉0.05g，羧甲基纖維素鈉0.1g和水0.8g，配制成2g釉料，對步驟(3)得到的坩堝坯進行上釉，自然晾干后于1250℃條件下燒制，常壓燒結(jié)12h，隨爐冷卻后，得到碳化硅坩堝。實施例2(1)分別稱取石墨35g，碳化硅55g，粘土20g，金屬硅5g進行配料得到主料，于混料機中混合均勻后待用；(2)分別稱取木質(zhì)素磺酸鎂1.5g，木質(zhì)素磺酸1g和三氧化二鈰0.7g，于混料機中20℃混合均勻，邊攪拌邊加入到主料中，得到混合均勻的物料；(3)將步驟(2)得到的物料放入模具，壓制成型，自然干燥3天，得到坩堝坯；(4)稱取膨潤土1.4g，耐火粘土0.4g、玻璃粉0.3g，長石粉0.1g，羧甲基纖維素鈉0.2g和水2.6g，配制成5g釉料，對步驟(3)得到的坩堝坯進行上釉，自然晾干后于1350℃條件下燒制，常壓燒結(jié)24h，隨爐冷卻后，得到碳化硅坩堝。實施例3(1)分別稱取石墨30g，碳化硅50g，粘土18g，金屬硅4g進行配料得到主料，于混料機中混合均勻后待用；(2)分別稱取木質(zhì)素磺酸鈣0.7g，木質(zhì)素磺酸銨0.8g，三氧化二鈰0.7g，氯化鑭0.5g，于混料機中19℃混合均勻，邊攪拌邊加入到主料中，得到混合均勻的物料；(3)將步驟(2)得到的物料放入模具，壓制成型，自然干燥2天，得到坩堝坯；(4)稱取膨潤土1.0g，耐火粘土0.45g、玻璃粉0.28g，長石粉0.08g，羧甲基纖維素鈉0.15g和水0.54g，配制成2.5g釉料，對步驟(3)得到的坩堝坯進行上釉，自然晾干后于1300℃條件下燒制，常壓燒結(jié)18h，隨爐冷卻后，得到碳化硅坩堝。對比例對比例與實施例1的不同之處在于，對比例的配方中中未加入稀土化合物，其余工藝與實施例1完全相同。對實施例1-3和對比例制得的碳化硅坩堝進行性能檢測，結(jié)果如表1所示：表1.理化指標(biāo)結(jié)果實施例1實施例2實施例3對比例孔隙率，％76.55.59耐受溫度，℃1250120013001100重復(fù)次數(shù)，次6873根據(jù)表1的結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的碳化硅坩堝添加稀土化合物后相對于傳統(tǒng)的坩堝具有孔隙率較低，耐受溫度高，可重復(fù)使用，具有良好的抗熱震性能，可進出≥1200℃爐膛，坩堝不炸裂。本發(fā)明的碳化硅坩堝具有較高的抗彎強度和耐熱震性，使用壽命更長，生產(chǎn)工藝成本低，操作簡單，易于實現(xiàn)。當(dāng)前第1頁12