CN115838280B - 一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃制品技术领域，尤其是涉及一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管、制备方法及其应用，以缓解现有的莫来石旋转管气孔率高，热震性好，但是容易产生气线的问题。包括旋转管基体以及设于旋转管基体上的填充物，填充物包括铂铑合金。一方面：本发明在旋转管基体的基础上，引入了氧化锆微粉，气孔率显著降低。另一方面，填充有铂铑合金后，进一步提高旋转管基体的致密度，从而能够有效缓解现有的旋转管容易造成气泡的问题。氧化锆、莫来石和铂铑合金的协同效应，可以在保留旋转管热震性能的同时避免气泡引起的气线问题。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制品技术领域，尤其是涉及一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管、制备方法及其应用。
背景技术
目前玻璃窑旋转管大多采用莫来石旋转管，莫来石旋转管的成分是3Al2O3·2Si2O3，呈蜂窝状，抗热震性好，旋转管的工作温度为1100～1300℃，安装时要从室温升到工作温度，莫来石气孔率高，抗热震性好，但其高的气孔率，会在玻管生产过程中引起气泡(气体存在于大气孔中)，从而产生气线(拉管过程中，气泡被拉成气线)，造成缺陷。
发明内容
本发明提供了一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管、制备方法及其应用，以缓解现有的莫来石旋转管气孔率高，热震性好，但是容易产生气线的问题。
为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管，包括旋转管基体以及涂覆于所述旋转管基体上的填充物；
所述旋转管基体的原料组成以质量分数计包括：
莫来石粉20-50；
滑石8-10；
氧化铝微粉5-8；
硅石粉8-10；
重晶石10-15；
氧化锆粉末5-10；
六偏磷酸钠1-4；
聚山梨酯2-8；
所述旋转管基体烧结成型后在表面形成有间隔布置的多个填充槽，所述填充槽内填充有填充物，所述填充物包括铂铑合金。
更进一步地，
所述旋转管基体的原料组成以质量分数计包括：
莫来石粉50；
滑石10；
氧化铝微粉8；
硅石粉10；
重晶石10；
氧化锆粉末8；
六偏磷酸钠2；
聚山梨酯5；
更进一步地，
所述填充物还包括氧化锆。
更进一步地，
所述烧结温度为1400-1500℃。
更进一步地，
所述填充槽的槽底尺寸在于槽顶尺寸。
一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管的制备方法，包括如下步骤：
烧结旋转管基体：
将如下质量份的原料混匀成浆料：
莫来石粉20-50；
滑石8-10；
氧化铝微粉5-8；
硅石粉8-10；
重晶石10-15；
氧化锆粉末5-10；
六偏磷酸钠1-4；
聚山梨酯2-8；
将旋转管基体原料混匀后挤入模具，在旋转管基体上形成填充槽；
在填充槽内填充填充物，填充物包括铂铑合金；
烧结成型。
更进一步地，
模具设置有成型齿，所述成型齿的顶部尺寸小于底部尺寸，所述成型齿脱模后在所述旋转管基体上形成填充槽。
更进一步地，
所述填充槽为燕尾槽。
更进一步地，
所述旋转管基体的表面间隔设置有多个填充槽。
一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管的应用。
本发明有益效果分析如下：
本发明提供的铂铑合金镀覆莫来石旋转管，其主要基体由莫来石构成，莫来石具有较多的大气孔，大气孔虽然会在抗热震性上表现优异，但是大气孔导致的玻管生产过程中引发的气泡问题尤为严重，有鉴于此：
一方面：本发明在旋转管基体的基础上，引入了氧化锆微粉，常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右转变为四方相，加热到更高温度会转化为立方相。由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂。氧化锆和莫来石复合之后，可以在一定程度上减少旋转管的气孔率，并且，由于氧化锆的抗侵蚀能力较强，因此，复合之后的旋转管的抗侵蚀能力比原始旋转管强得多。复合之后的旋转管相对于现有的莫来石旋转管，气孔率显著降低，气孔率降低后可以有效避免玻璃管生产过程中的气泡导致的气线问题。
另一方面，本发明在旋转管基体表面间隔填充铂铑合金，铂铑合金的抗侵蚀能力与氧化锆相比进一步增强，但是铂铑合金的线膨胀系数显著大于莫来石以及氧化锆，因此，铂铑合金与旋转管基体的复合，在剧烈的极冷极热工况下(热震)，容易导致裂纹扩展甚至剥离。为此，本发明提供的旋转管在表面形成有间隔布置的多个填充槽，所述铂铑合金填充物填充于所述填充槽内，在升温过程中，铂铑合金膨胀速度大于旋转管基体，因此会对旋转管基体产生挤压效应，使得旋转管基体的气孔变小，进一步提高旋转管基体的致密度，从而能够有效缓解现有的旋转管容易造成气泡的问题。
综上所述，氧化锆、莫来石和铂铑合金的协同效应，可以在保留旋转管热震性能的同时避免气泡引起的气线问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中F1的扫描电镜图片；
图2为本发明实施例中F7的扫描电镜图片；
图3为本发明实施例中旋转管的截面图。
具体实施方式
将粉料干混匀后，加入六偏磷酸钠、聚山梨酯，混炼2-3mi n，混好的泥料常温密封放置24h，在50MPa压力下压制成50mm*50mm的圆柱样坯，室温下养护8h后烘干，再经高温炉烧结保温，随炉冷却，得到烧结后的试样。
表一旋转管基体配料表(不含填充物)
表二旋转管配料表(含填充物)
以上F6中表示填充物只包含铂铑合金；
以上F7中表示填充物包括铂铑合金和氧化锆，且铂铑合金和氧化锆的摩尔比为1：1。
热震性实验：
抗热震性采用急冷急热循环法，将标准砖的一端放入炉内加热到规定温度，保温一段时间后立即取出放入流动的冷水中，循环往复，直到测试断面破损率达到50％。破裂以以下×表示未达到50％的破损率，√表示达到了50％的破损率。
表三热震实验结果
F1和F2实验对比可知：添加剂对热震性基本无影响，说明，添加剂对材料显气孔率基本无影响。
F3实验中，添加了10份数的重晶石和添加剂后，26次循环热震才导致样品破坏，相对于F1和F2的抗热震性有了显著的提高。背后的机理在于：重晶石可以部分填充莫来石内部的空隙，实现部分愈合的作用，另外，配合分散剂(添加剂)六偏磷酸钠和聚山梨酯的分散作用，使得原料在配置过程中可以充分混匀，使得重晶石相均匀分布，有效填充莫来石的空隙，因此抗热震性能有所降低，但是气孔率减少有助于减少气泡问题。
F4实验中，添加了8份数的氧化锆，样品在18次热循环即发生破坏，背后的机理在于：常温下氧化锆只以单斜相出现，加热到1100℃左右转变为四方相，加热到更高温度会转化为立方相。由于在单斜相向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂。裂纹分为大裂纹和为裂纹，大裂纹会在热震实验中导致样品破坏。微裂纹反而会吸收应力应变，抵消部分热应力。F4实验中，单纯增加氧化锆并不能显著改善抗热震性。
F5实验中，添加了10份的重晶石、8份的氧化锆以及添加剂，30次热循环才导致了样品的破裂，说明了F5样品中，抗热震性较好。背后的机理在于：重晶石填充莫来石空隙，氧化锆相变并未带来大的裂纹，而是带来微裂纹，F5样品中，取得了氧化锆形变量和裂纹的平衡。微裂纹吸收应力应变，抵消部分热应力，从而显著改善了抗热震性。
气孔率实验
本实施例中对样品进行了显气孔和体积密度测试，本实验按照GB7321-2004《定形耐火制品试样制备方法》制备所需试样，按照GB/T2997-2000《致密定形耐火制品-体积密度、显气孔率和真气孔率实验方法》。
表四 气孔率实验结果
| F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 | |
| 显气孔率％ | 18.74 | 18.51 | 17.61 | 17.54 | 16.21 | 15.41 | 14.93 |
气孔率实验表明：添加重晶石和氧化锆之后，气孔率有所降低，特别是在同时添加重晶石和氧化锆的情形下，气孔率降到了16.21％。当填充有铂铑合金，或者铂铑合金和氧化锆的混合物之后，气孔率分别下降到15.41％和14.93％，气孔率得到了大幅度降低。以上气孔率测试结果与热震性结果相对应。
F6中：铂铑合金的抗侵蚀能力显著高于氧化锆和莫来石，也就是说，表面添加有铂铑合金的旋转管的抗侵蚀能力会显著高于现有的莫来石旋转管或者锆刚玉旋转管。但是同时存在的问题是，在剧烈的极冷极热条件下，铂铑合金容易与基体之间产生裂纹从而剥落，因此，为了充分利用铂铑合金的抗侵蚀能力并且改善铂铑合金与基体之间的结合能力：
旋转管在表面形成有间隔布置的多个填充槽，所述铂铑合金填充物填充于所述填充槽内，在升温过程中，铂铑合金膨胀速度大于旋转管基体，因此会对旋转管基体产生挤压效应，使得旋转管基体的气孔变小，提高旋转管基体的致密度，如此，一方面保留了莫来石的气孔所能带来的抗热震性效果，另外一方面还可以有效缓解现有的莫来石的大气孔容易导致的气泡问题，再一方面，合金的脱落主要原因在于横向剪切力，而填充槽的形式，可以再铂铑合金受到横向剪切力时形变被两侧的槽壁阻挡，从而有效避免铂铑合金的脱落。本实施例的可选方案中，较为优选地，填充槽设置为燕尾槽结构，且多个填充槽绕旋转管的表面间隔布设，布设的方式有多种，例如可以是环绕均匀间隔，还例如可以是螺旋均匀间隔等。关于填充槽的形状和结构，具体参见图3。
F7中，填充剂包括了铂铑合金和氧化锆，且铂铑合金和氧化锆的摩尔比为1：1。添加氧化锆后，氧化锆在烧结过程中可以跟基体中的氧化锆充分融合，提高界面的融合程度，从而进一步避免在热震过程中导致的剥离问题。请参见图1，图1为F1的扫描电镜图，其中旋转管表面有较多大气孔，请参见图2，图2展示了F7的扫描点今天图，图中展示有填充剂的大块结晶，且表面较为致密。扫描电镜结果与气孔率和热震性实验结果相对应。
最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种铂铑合金镀覆莫来石旋转管，其特征在于：包括旋转管基体以及涂覆于所述旋转管基体上的填充物；
所述旋转管基体的原料组成以质量分数计包括：
莫来石粉 50 ；
滑石10；
氧化铝微粉 8；
硅石粉 10 ；
重晶石 10；
氧化锆粉末 8；
六偏磷酸钠 2；
聚山梨酯 5；
所述旋转管基体烧结成型后在表面形成有间隔布置的多个填充槽，所述填充槽内填充有填充物，所述填充物包括铂铑合金；
所述填充物还包括氧化锆。
2.根据权利要求1所述的铂铑合金镀覆莫来石旋转管，其特征在于：
所述烧结温度为1400-1500℃。
3.根据权利要求1所述的铂铑合金镀覆莫来石旋转管，其特征在于：
所述填充槽的槽底尺寸大于槽顶尺寸。
4.一种如权利要求1所述的铂铑合金镀覆莫来石旋转管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：烧结旋转管基体：
将如下质量份的原料混匀成浆料：
莫来石粉 50 ；
滑石10；
氧化铝微粉 8；
硅石粉 10 ；
重晶石 10；
氧化锆粉末 8；
六偏磷酸钠 2；
聚山梨酯 5；
将旋转管基体原料混匀后挤入模具，在旋转管基体上形成填充槽；
在填充槽内填充填充物，填充物包括铂铑合金；
烧结成型。
5.根据权利要求4所述的铂铑合金镀覆莫来石旋转管的制备方法，其特征在于：
模具设置有成型齿，所述成型齿的顶部尺寸小于底部尺寸，所述成型齿脱模后在所述旋转管基体上形成填充槽。
6.根据权利要求5所述的铂铑合金镀覆莫来石旋转管的制备方法，其特征在于：
所述填充槽为燕尾槽。
7.根据权利要求6所述的铂铑合金镀覆莫来石旋转管的制备方法，其特征在于：
所述旋转管基体的表面间隔设置有多个填充槽。
8.一种如权利要求1-3任一项所述的铂铑合金镀覆莫来石旋转管在玻璃管生产中的应用。
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