一種氮化硅陶瓷加熱器保護管及其制備方法與應用
【專利摘要】本發(fā)明屬于陶瓷材料的制備領(lǐng)域，具體涉及氮化硅陶瓷加熱器保護管及其制備方法。所述氮化硅陶瓷加熱器保護管按重量份計，由包括如下組分的原料制成：氮化硅82?94份；燒結(jié)助劑5.9?12份；聚乙二醇(PEG)0.1?6份；所述燒結(jié)助劑選自氧化鋁、氧化鎂、氧化釔、氧化鈰、碳化鈦中的一種或多種。本發(fā)明所述氮化硅陶瓷加熱器保護管是鑄鋁行業(yè)用加熱爐的核心部件之一，其不導電，從而保證加熱體與鋁液較高的絕緣性；其優(yōu)異的耐高溫性能及高溫強度，可保證在鋁液中長期承受高溫環(huán)境并保持強度不衰減；同時氮化硅具有優(yōu)異的耐熱沖擊性能，從而提高了設備使用壽命；其良好的導熱性能使得加熱器的加熱效率大大提高。
【專利說明】
-種氮化括陶瓷加熱器保護管及其制備方法與應用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷材料制備領(lǐng)域，具體設及一種適用于大尺寸鑄侶行業(yè)的氮化娃陶 瓷加熱器保護管及其制備方法與應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 加熱器保護管是用于鑄侶行業(yè)加熱爐的核屯、部件之一，為保護電熱元件不與侶液 接觸，同時起到高效的熱量傳導作用，是在電熱元件外部裝套的陶瓷絕緣保護管。因此，鑄 侶行業(yè)用加熱器保護管應具有不與侶液反應，不沾侶;抗急冷急熱；高溫強度高；導熱性能 高;不導電;壽命長達3年W上等優(yōu)良性能。
[0003] 目前國內(nèi)市場的鑄侶行業(yè)用加熱器保護管主要采用的是金屬材料和氮化娃反應 燒結(jié)碳化娃材料。金屬材質(zhì)的加熱器保護管耐腐蝕性差，在侶液的烙煉和烙化過程中容易 在短時間內(nèi)被完全溶解腐蝕，因而限制了其使用。氮化娃反應燒結(jié)碳化娃材料制備的加熱 器保護管，雖然其具有傳熱性能好、耐腐蝕性好、生產(chǎn)工藝相對簡單、成本低等優(yōu)勢，但是在 實際使用中發(fā)現(xiàn)，氮化娃反應燒結(jié)碳化娃陶瓷加熱器保護管氣孔率高、強度差、積渣嚴重， 并且在侶液急冷急熱作用下易于碎裂，運些都導致了其使用壽命較短，對生產(chǎn)效率及生產(chǎn) 質(zhì)量影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種氮化娃陶瓷加熱器保護管(尤其適用于 大尺寸鑄侶行業(yè)用），該加熱器保護管具有與侶液較高的絕緣性、與侶液良好的不浸潤性、 優(yōu)異的耐高溫性能及高溫強度、優(yōu)異的耐熱沖擊性能、良好的導熱性能等優(yōu)良性能，使其在 侶液的烙煉和烙化過程中強度高，在侶液急冷急熱作用下不易破碎，使用壽命明顯提高。
[0005] 本發(fā)明同時提供了大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管的制備方法，科學 合理，降低了成本。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種氮化娃陶瓷加熱器保護管，按重量份計，由包括如下組分的原料制成：
[000引氮化娃 82-94份
[0009] 燒結(jié)助劑5.9-12份；
[0010] 聚乙二醇 0.1-6份；
[0011] 所述燒結(jié)助劑選自氧化侶、氧化儀、氧化錠、氧化姉、碳化鐵中的一種或多種，優(yōu)選 2~巧中；
[0012] 進一步地，上述原料的總重量份為100份。
[0013] 本發(fā)明所述重量份可W是yg、mg、g、kg等本領(lǐng)域公知的重量單位，也可W是其倍 數(shù)，如 1/10、1/100、10 倍、100 倍等。
[0014] 優(yōu)選地，所述氮化娃陶瓷加熱器保護管，按重量百分比計，由包括如下組分的原料 制成(下述計量單位除"％"外，同樣可取"份"，"％"僅作優(yōu)選）：
[0015]
[0016]
[0017]
[001 引
[0019]
[0020]
[0021 ] 優(yōu)選地，所述的氮化娃的平均粒度為0.1-5.0皿，純度>99 %。
[0022] 上述配方中，所述燒結(jié)助劑選自氧化侶、氧化儀、氧化錠、氧化姉、碳化鐵中的2~3 種。
[0023] 優(yōu)選地，所述燒結(jié)助劑選自氧化侶、氧化錠、碳化鐵的混合物，或氧化儀、氧化錠、 氧化姉的混合物，或氧化侶和氧化錠的混合物，或氧化侶、氧化錠、碳化鐵的混合物;或氧化 侶、氧化錠、氧化姉的混合物，或氧化錠或氧化侶的混合物。
[0024] 更為優(yōu)選的燒結(jié)助劑選自氧化侶、氧化錠、碳化鐵的混合物、氧化侶和氧化錠的混 合物或氧化儀、氧化錠、氧化姉的混合物。
[0025] 上述配方中，聚乙二醇(PEG)可溶于酒精;對熱、酸、堿穩(wěn)定，與許多化學品不起作 用;具有良好的吸濕性、黏結(jié)性、潤滑性;無毒，無刺激;對人、畜無害。聚乙二醇樹脂特別好 的適合陶瓷混合料用粘結(jié)劑。
[0026] 采用上述配方的原料所制成的氮化娃陶瓷加熱器保護管具有優(yōu)異的抗熱震性、更 好的耐高溫性能及高溫強度，并且具有較高的熱導率、優(yōu)良的抗氧化和耐腐蝕性能。
[0027] 本發(fā)明同時提供了上述氮化娃陶瓷加熱器保護管的制備方法，所述制備方法包括 如下步驟：
[002引（1)漿料制備
[0029]利用研磨介質(zhì)和酒精對原料中的各組分進行球磨得到顆粒的平均粒度為0.1-2.0 皿的漿料；
[0030] (2)噴霧造粒處理
[0031] 將所述漿料經(jīng)攬拌后進行噴霧干燥處理，得到平均粒度為20-300WH、含酒精率為 0.1-0.3%的造粒原料粉體；
[0032] (3)冷等靜壓成型處理
[0033] 將所述造粒原料粉體經(jīng)過冷等靜壓進行巧體成型加工，制成巧體；
[0034] (4)氣氛壓力燒結(jié)處理
[0035] 將步驟(3)中的巧體裝入氣氛壓力燒結(jié)爐，在惰性氣氛壓力下進行燒結(jié)；
[0036] (5)表面處理
[0037] 將步驟(4)中燒結(jié)后的巧體進行表面機械磨加工處理，制得氮化娃陶瓷加熱器保 護管。
[0038] 本發(fā)明所述的方法，研磨介質(zhì)優(yōu)選是氮化娃磨介球，更優(yōu)選所述氮化娃磨介球的 粒徑在3-50mm。采用上述研磨介質(zhì)，能夠通過研磨介質(zhì)的滾動，使得研磨介質(zhì)與粉料互相碰 撞，逐漸把粉料粉碎。
[0039] 優(yōu)選地，步驟（1)中，研磨介質(zhì)與原料的質(zhì)量比是0.3-2:1(優(yōu)選0.5-1:1),原料與 酒精的質(zhì)量比是1:2-3。在上述用量范圍內(nèi)，能夠使所述原料中的各組分得到充分研磨。
[0040] 本發(fā)明所述的方法，經(jīng)步驟（1)球磨得到顆粒的平均粒度為0.1-2.0皿的漿料，控 制漿料中顆粒的平均粒度在0.1-2.Owii能夠使氮化娃顆粒與粘結(jié)劑顆粒充分混合，有利于 得到粘結(jié)劑顆粒均勻包裹氮化娃顆粒的漿料。
[0041] 此外，步驟（1)中的球磨時間可依實際情況而定，球磨至合適的顆粒粒徑即可，合 適的球磨時間是150-200小時。
[0042] 本發(fā)明所述的方法，步驟(2)中的攬拌時間優(yōu)選在2-5小時，通過充分的攬拌，能夠 使?jié){料均勻地混合，有利于后續(xù)的噴霧造粒工藝。
[0043] 本發(fā)明所述的噴霧造粒過程中，噴霧干燥的溫度優(yōu)選在80-120°C，噴霧造粒時間 (即噴霧干燥)是4-8小時。
[0044] 上述步驟(2)制得的造粒原料粉體是流動性高、成型性好、燒結(jié)收縮均勻一致的粉 體。所述粉體優(yōu)選控制平均粒度為20-300WI1、含酒精率為0.1-0.3%。
[0045] 本發(fā)明所述粉體微觀顆粒的平均粒度為20-300WI1，可W保證微觀顆粒的強度較 高，并且流動性較好，W更有利于干壓成型。粉體酒精率不宜過高，否則會造成粉體微觀顆 粒的中屯、凹陷，同時增加保護氣體和電力成本。
[0046] 本發(fā)明所述的方法，通過步驟(3)冷等靜壓成型實現(xiàn)了凈尺寸成型，等靜壓壓制后 無需車削加工即可進行燒結(jié)。此處冷等靜壓為本領(lǐng)域的一種已知成型手段，可采用常規(guī)冷 等靜壓機實現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選步驟(3)中的冷等靜壓成型壓力是150-260MPa，保壓時間是10- 30分鐘。
[0047] 此外，所述步驟(3)中的冷等靜壓成型所使用的模具的材料是橡膠材料或聚氨醋 材料中的一種。
[0048] 優(yōu)選地，所述步驟(3)中制成的巧體是大尺寸盲孔氮化娃管，具體的尺寸可依據(jù)加 熱管的長度而定，本發(fā)明優(yōu)選具體尺寸在500-2000mm的長度范圍。
[0049] 本發(fā)明所述的方法，步驟(4)中的燒結(jié)方式優(yōu)選是吊燒或邸式中的一種，其過程中 產(chǎn)品高度方向保持均勻的收縮形變W及較高的垂直度。
[0050] 優(yōu)選地，所述步驟(4)中的燒結(jié)壓力是0.1-IOMpa(優(yōu)選5Mpa)，燒結(jié)溫度是1700- 1900°C，保溫時間是1-4小時，惰性氣氛是氮氣。在上述條件下，能夠控制氮化娃晶粒的溶 解-析出過程，W及控制氮化娃晶粒的長大速度。合適的燒結(jié)壓力與燒結(jié)溫度，W及較長的 保溫時間，能夠保證材料的表面氣孔都閉合，并且保證材料內(nèi)部的晶粒均勻長大，減少材料 內(nèi)部閉氣孔的含量，達到很高的相對密度。
[0051] 本發(fā)明所述方法，燒結(jié)結(jié)束后續(xù)經(jīng)過步驟(5)所述的表面處理，此處表面處理具體 即對燒結(jié)后的巧體進行表面機械磨加工處理，具體處理手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，本 發(fā)明對此不作特別限定。
[0052] 本發(fā)明同時提供了上述氮化娃陶瓷加熱器保護管在鑄侶方面的應用，尤其是鑄侶 加熱爐中的應用。
[0053] 本發(fā)明所述的加熱器保護管特別適用于大尺寸加熱管，所述大尺寸優(yōu)選是指加熱 管的長度在300-1800mm的范圍。
[0054] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具體有如下有益效果：
[0055] 本發(fā)明是將氮化娃原料、2-3種燒結(jié)助劑與聚乙二醇樹脂球磨、混合均勻，制成漿 料，通過噴霧造粒制得粒度較大、流動性高、成型性好、燒結(jié)收縮均勻一致的造粒原料粉體； 通過冷等靜壓成型技術(shù)實現(xiàn)了大尺寸盲孔氮化娃管的凈尺寸成型;最后通過氣氛壓力燒結(jié) 技術(shù)獲得致密、收縮一致的氮化娃結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明制備的大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加 熱器保護管與氮化娃反應燒結(jié)碳化娃陶瓷加熱器保護管相比，具有更優(yōu)異的抗熱震性、更 好的耐高溫性能及高溫強度，并且具有較高的熱導率、優(yōu)良的抗氧化和耐腐蝕性能，與侶液 有較高的絕緣性、較好的不浸潤性，降低了侶液的積渣現(xiàn)象，壽命長達3年W上等優(yōu)良性能， 保障了其長期高效運行，便于清理，增長壽命。同時，冷等靜壓成型階段的凈尺寸成型技術(shù) 在很大程度上提高了該加熱器保護管的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【具體實施方式】
[0056] W下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。W下實施例用于說明本發(fā)明，但不 用來限制本發(fā)明的范圍。
[0057] W下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0058] W下實施例中所有設及的原料都為已知的市售產(chǎn)品，如聚乙二醇可購自北京益利 精細化學品有限公司。
[0化9]實施例1
[0060] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成:氮化娃85kg、氧化錠4kg、氧化侶化g、碳化鐵1.化g、聚乙二醇4.4kg。
[0061] 實施例2
[0062] 本實施例提供了實施例1所述大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管的制備 方法，包括如下步驟：
[0063] (1)將氮化娃85kg、氧化錠4kg、氧化侶化g、碳化鐵1.化g、聚乙二醇4.4kg、酒精200 千克、并且額外加入50千克氮化娃球作為研磨介質(zhì)投入砂磨機中，球磨180小時得到混合均 勻的漿料，在研磨結(jié)束后，過50目篩，使得研磨漿料與研磨介質(zhì)分離，漿料濃度為32%，漿料 中原料顆粒的平均粒度為1 .Own;
[0064] (2)將步驟(1)中的漿料注入攬拌罐中，攬拌5小時后進行噴霧造粒處理，噴霧造粒 溫度是80°C，噴霧造粒時間是7小時，得到平均粒度為300WI1、含酒精率為0.1 %的造粒原料 粉體；
[0065] (3)將步驟(2)中的造粒原料粉體經(jīng)過冷等靜壓設備進行巧體成型加工，冷等靜壓 壓力是160MPa，保壓時間是15分鐘，制成巧體；
[0066] (4)將步驟(3)中的巧體裝入氣氛壓力燒結(jié)爐，在氮氣氣氛下進行氣氛壓力燒結(jié)， 燒結(jié)壓力是5MPa，燒結(jié)溫度是1800°C，保溫時間是2小時；
[0067] (5)將步驟(4)中燒結(jié)后的巧體通過磨加工設備進行表面機械磨加工處理，得到表 面粗糖度《0.祉m的成品（成品的尺寸為4 126mm*641mm)。
[0068] 本實施例所制得的產(chǎn)品指標(采用業(yè)內(nèi)慣用方法進行檢測）：體積密度3.28g/cm3， 氣孔率0.16%，抗彎強度850MPa，硬度化v)16,斷裂初性7MPa ? ml/2,熱導率26W/m ? K，耐熱 沖擊870°C。
[0069] 實施例3
[0070] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成:氮化娃88kg、氧化錠4kg、氧化儀4.化g、氧化姉1.化g、聚乙二醇化g。
[0071 ]實施例4
[0072] 本實施例提供了實施例3所述大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管的制備 方法，包括如下步驟：
[0073] (1)將氮化娃88kg、氧化錠4kg、氧化儀4.化g、氧化姉1.化g、聚乙二醇化g、酒精220 千克、并且額外加入60千克氮化娃球作為研磨介質(zhì)投入砂磨機中，球磨150小時得到混合均 勻的漿料，在研磨結(jié)束后，過50目篩，使得研磨漿料與研磨介質(zhì)分離，漿料濃度為31 %，漿料 中原料顆粒的平均粒度為2. Omi ;
[0074] (2)將步驟(1)中的漿料注入攬拌罐中，攬拌2小時后進行噴霧造粒處理，噴霧造粒 溫度是100°C，噴霧造粒時間是8小時，得到平均粒度為20WI1、含酒精率為0.1 %的造粒原料 粉體；
[0075] (3)將步驟(2)中的造粒原料粉體經(jīng)過冷等靜壓設備進行巧體成型加工，冷等靜壓 壓力是150MPa，保壓時間是30分鐘，制成巧體；
[0076] (4)將步驟(3)中的巧體裝入氣氛壓力燒結(jié)爐，在氮氣氣氛下進行氣氛壓力燒結(jié)， 燒結(jié)壓力是0.1 MPa,燒結(jié)溫度是1900°C，保溫時間是4小時；
[0077] (5)將步驟(4)中燒結(jié)后的巧體通過磨加工設備進行表面機械磨加工處理，得到表 面粗糖度《0.祉m的成品（成品的尺寸為4 155mm*720mm)。
[007引本實施例所制得的產(chǎn)品指標：體積密度3.29g/cm3，氣孔率0.15 %，抗彎強度 880MPa，硬度化V) 16，斷裂初性7.2Mpa ? ml/2，熱導率27W/m ? K，耐熱沖擊900°C。
[0079] 實施例5
[0080] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成:氮化娃93kg、氧化錠3.化g、氧化侶3kg、聚乙二醇0.化g。
[0081 ] 實施例6
[0082]本實施例提供了實施例5所述大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管的制備 方法，包括如下步驟：
[0083] (I)將氮化娃93kg、氧化錠3.化g、氧化侶3kg、聚乙二醇0.化g、酒精210千克、并且 額外加入65千克氮化娃球作為研磨介質(zhì)投入砂磨機中，球磨200小時得到混合均勻的漿料， 在研磨結(jié)束后，過50目篩，使得研磨漿料與研磨介質(zhì)分離，漿料濃度為32%，漿料中原料顆 粒的平均粒度為0.1皿；
[0084] (2)將步驟(1)中的漿料注入攬拌罐中，攬拌3小時后進行噴霧造粒處理，噴霧造粒 溫度是120°C，噴霧造粒時間是4小時，得到平均粒度為200WI1、含酒精率為0.2%的造粒原料 粉體；
[0085] (3)將步驟(2)中的造粒原料粉體經(jīng)過冷等靜壓設備進行巧體成型加工，冷等靜壓 壓力是260MPa，保壓時間是10分鐘，制成巧體；
[0086] (4)將步驟(3)中的巧體裝入氣氛壓力燒結(jié)爐，在氮氣氣氛下進行氣氛壓力燒結(jié)， 燒結(jié)壓力是1 OMPa，燒結(jié)溫度是1700°C，保溫時間是1小時；
[0087] (5)將步驟(4)中燒結(jié)后的巧體通過磨加工設備進行表面機械磨加工處理，得到表 面粗糖度《0.8皿的成品本實施例所制得的產(chǎn)品指標:體積密度3.27g/cm3，氣孔率0.18%， 抗彎強度840MPa，硬度化V) 16，斷裂初性6.9Mpa ? ml/2，熱導率25W/m ? K，耐熱沖擊860°C。
[0088] 實施例7
[0089] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成(制備方法同實施例2):氮化娃82kg、氧化錠3kg、氧化侶化g、碳化鐵化g、聚乙二醇化g。
[0090] 本實施例所制得的產(chǎn)品指標：體積密度3.27g/cm3，氣孔率0.19 %，抗彎強度 8201?日，硬度化￥)16，斷裂初性6.8193.1111/2，熱導率24胖/111.1(，耐熱沖擊850°(：。
[0091 ]實施例8
[0092] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成(制備方法同實施例2):氮化娃86kg、氧化錠化g、氧化儀3kg、氧化姉化g、聚乙二醇4kg。
[0093] 本實施例所制得的產(chǎn)品指標：體積密度3.28g/cm3，氣孔率0.16 %，抗彎強度 856MPa，硬度化v)16,斷裂初性6.9Mpa ? ml/2,熱導率26W/m ? K，耐熱沖擊868°C。
[0094] 實施例9
[00M]本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成(制備方法同實施例4):氮化娃90kg、氧化錠3kg、氧化侶化g、聚乙二醇化g。
[0096] 本實施例所制得的產(chǎn)品指標：體積密度3.28g/cm3，氣孔率0.18 %，抗彎強度 860MPa，硬度化V) 16，斷裂初性TMpa ? ml/2，熱導率26W/m ? K，耐熱沖擊870°C。
[0097] 實施例10
[0098] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成(制備方法同實施例4):氮化娃86kg、氧化錠化g、氧化侶4kg、碳化鐵1 kg、聚乙二醇4kg。
[0099] 本實施例所制得的產(chǎn)品指標：體積密度3.27g/cm3，氣孔率0.16 %，抗彎強度 866MPa，硬度化V) 16，斷裂初性TMpa ? ml/2，熱導率24W/m ? K，耐熱沖擊863°C。
[0100] 實施例11
[0101] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成(制備方法同實施例6):氮化娃90kg、氧化錠化g、氧化儀化g、氧化姉1 kg、聚乙二醇化g。
[0102] 本實施例所制得的產(chǎn)品指標：體積密度3.28g/cm3，氣孔率0.16 %，抗彎強度 870MPa，硬度化V) 16，斷裂初性7Mpa ? ml/2，熱導率26W/m ? K，耐熱沖擊870°C。
[0103] 實施例12
[0104] 本實施例提供了一種大尺寸鑄侶行業(yè)用氮化娃陶瓷加熱器保護管，其由如下原料 制成(制備方法同實施例6):氮化娃94kg、氧化錠4kg、氧化侶1.9kg、聚乙二醇0.1 kg。
[0105] 本實施例所制得的產(chǎn)品指標：體積密度3.29g/cm3，氣孔率0.15 %，抗彎強度 880MPa，硬度化V) 16，斷裂初性7. IMpa ? ml/2，熱導率27W/m ? K，耐熱沖擊890°C。
[0106] 對比例1
[0107] 本對比例提供了一種類似氮化娃陶瓷加熱器保護管，具體為國內(nèi)一公司生產(chǎn)的氮 化娃陶瓷加熱器保護管。區(qū)別點在于，該公司制備加熱器保護管的制備方法不同（與實施例 2相比），具體為:噴霧造粒溫度過高，為160°C;燒結(jié)溫度過高，為1950°C。在同等條件下檢測 相關(guān)性能，本對比例具體產(chǎn)品指標如下：體積密度3.26g/cm3，氣孔率0.26%，抗彎強度 680MPa，硬度化v)15,斷裂初性6.2M化? ml/2,熱導率22W/m ? K，耐熱沖擊780°C。
[010引對比例2
[0109] 本對比例提供了一種與實施例2類似的類似氮化娃陶瓷加熱器保護管，區(qū)別點在 于，制備所述加熱器保護管的配方不同，具體為：用氮化鐵代替碳化鐵，含量為1.化g，用聚 乙締醇(PVA)代替聚乙二醇(PEG),含量為4.4kg，制備方法完全同實施例2。
[0110] 在同等條件下檢測相關(guān)性能，本對比例具體產(chǎn)品指標如下：體積密度3.23g/cm3， 氣孔率0.33%，抗彎強度630MPa，硬度化v)15,斷裂初性6MPa ? ml/2,熱導率21W/m ? K，耐熱 沖擊760°C。
[01川對比例3
[0112] 本對比例提供了一種與實施例2類似的類似氮化娃陶瓷加熱器保護管，區(qū)別點在 于，制備所述加熱器保護管的配方完全同實施例1，區(qū)別點在于制備方法不同，具體為：第 (2)步中噴霧造粒溫度是66°C，第(4)步中燒結(jié)溫度為1650°C。
[0113] 在同等條件下檢測相關(guān)性能，本對比例具體產(chǎn)品指標如下：體積密度3.21g/cm3， 氣孔率0.37 %，抗彎強度eOOMPa，硬度化V) 15，斷裂初性5.5M化? ml/2，熱導率20W/m ? K，耐 熱沖擊715 °C。
[0114] 雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本 發(fā)明基礎(chǔ)上，可W對之作一些修改或改進，運對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此， 在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的運些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種氮化硅陶瓷加熱器保護管，其特征在于:按重量份計，由包括如下組分的原料制 成： 氮化硅 82-94份 燒結(jié)助劑 5.9-12份； 聚乙二醇 0.1-6份； 所述燒結(jié)助劑選自氧化鋁、氧化鎂、氧化釔、氧化鈰、碳化鈦中的一種或多種； 優(yōu)選上述原料的總重量份為100份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化硅陶瓷加熱器保護管，其特征在于：按重量百分比計，由 包括如下組分的原料制成： 氮化硅 82-86% 氧化釔 3-5% 氧化鋁 4-7% 碳化鈦 1-2% 聚乙二醇 4-6%; 或. 一入· 氮化硅 86-90% 氧化釔 2-5% 氧化鎂 3-5% 氧化鈰 1-2% 聚乙二醇 2-4%; 或. 一入· 氮化硅 90-94% 氧化釔 3-4% 氧化鋁 1.9-5% 聚乙二醇 0.1-2%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化硅陶瓷加熱器保護管，其特征在于:所述的氮化硅的 平均粒度為〇. 1-5. Ομπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述氮化硅陶瓷加熱器保護管的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟： (1) 漿料制備： 利用研磨介質(zhì)和酒精對原料中的各組分進行球磨得到顆粒的平均粒度為0.1-2. Ομπι的 漿料； (2) 噴霧造粒處理： 將所述漿料經(jīng)攪拌后進行噴霧干燥處理，得到平均粒度為20-300μπι、含酒精率為0. ΙΟ. 3 % 的造粒原料粉體； (3) 冷等靜壓成型處理： 將所述造粒原料粉體經(jīng)過冷等靜壓進行坯體成型加工，制成坯體； (4) 氣氛壓力燒結(jié)處理： 將步驟(3)中的坯體裝入氣氛壓力燒結(jié)爐，在惰性氣氛壓力下進行燒結(jié)； (5) 表面處理： 將步驟(4)中燒結(jié)后的坯體進行表面機械磨加工處理，制得氮化硅陶瓷加熱器保護管。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中所述研磨介質(zhì)與原料的質(zhì) 量比是0.3-2:1，原料與酒精的質(zhì)量比是1:2-3。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中噴霧干燥的溫度是80-120°C，噴霧造粒時間是4-8小時。7. 根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的冷等靜壓 成型壓力是150-260MPa，保壓時間是10-30分鐘。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中冷等靜壓成型所使用的模 具的材料是橡膠材料或聚氨酯材料中的一種;和/或，所述坯體是大尺寸盲孔氮化硅管。9. 根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述的燒結(jié)壓力 是O.l-lOMPa，燒結(jié)溫度是1700-1900°C，保溫時間是1-4小時，惰性氣氛是氮氣。10. 權(quán)利要求1-3任一項所述氮化硅陶瓷加熱器保護管或權(quán)利要求4-9任一項所述方法 制得的氮化硅陶瓷加熱器保護管在鑄鋁加熱爐中的應用，優(yōu)選在保護加熱爐中大尺寸加熱 管中的應用;更優(yōu)選所述大尺寸加熱管的長度為300-1800mm。
【文檔編號】C04B35/587GK105924179SQ201610229353
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】張偉儒, 徐鵬, 莊新江, 鄒景良, 李鑌, 楊雙菲, 鄭彧, 張哲
【申請人】北京中材人工晶體研究院有限公司, 中材高新氮化物陶瓷有限公司