CN1252397A

CN1252397A - 碳化硅质烧结材料的制备方法

Info

Publication number: CN1252397A
Application number: CN 99119733
Authority: CN
Inventors: 李博文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2000-05-10

Abstract

本发明涉及一种碳化硅质烧结材料的制备方法。这种方法是利用蓝晶石族矿物在高温条件下的分解反应所产生的润湿作用和莫来石化纤维增强作用,以碳化硅和蓝晶石族矿物的微粉为主要原料,经混合、成型、干燥、烧成等工序实现的。该方法能有效地提高碳化硅颗粒界面的结合强度和碳化硅的抗氧化性,工艺流程简单、烧结温度低、生产成本低,易于推广、实施。用该方法制得的材料可用于多种高温窑炉的炉衬、窑具、耐高温陶瓷器件及磨具材料。

Description

碳化硅质烧结材料的制备方法

本发明涉及一种碳化硅质烧结材料的制备方法。

碳化硅质烧结材料是以工业碳化硅(SiC)为主要原料，通过烧结方法生产的高级耐火材料，其耐磨性和耐蚀性好、高温强度大、热导率高、热膨胀系数小、热震稳定性好，工业需求量正在迅速增加，应用领域不断扩大。目前，碳化硅质烧结材料已广泛用于钢铁、有色金属、陶瓷、化工、火箭等领域各种高温工业窑炉的炉衬、水口、管道、棚板、坩埚、隔焰材料及高温器件等。

碳化硅质制品是一类难于烧结的材料，它的使用性能和产品质量在很大程度上取决于碳化硅的含量和结合剂的状况。因此，一般将其按结合剂类型分为氧化物结合的、氮化物结合的、再结晶的、自结晶的等。其中，氮化物结合的碳化硅质制品使用性能最好，但工艺复杂，生产成本高；粘土(氧化物)结合的碳化硅质制品工艺简单、成本低，产量最大，应用最普及。

本发明的目的是提供一种以碳化硅和天然的复合氧化物--铝硅酸盐矿物微粉为主要原料，用烧结法制备碳化硅质材料的方法。其基本原理是利用蓝晶石族矿物(Al₂O₃.SiO₂)(包括蓝晶石、红柱石和硅线石三种同质异象矿物)微粉在高温条件下分解为固相的莫来石纤维(3Al₂O₃·2SiO₂)和液相的SiO₂：

3(Al₂O₃·SiO₂)-3Al₂O₃·2SiO₂+SiO₂以及液相的SiO₂对碳化硅颗粒具有良好的润湿性能的特点，通过烧结工艺直接制备获得由莫来石结合的碳化硅质烧结制品。该材料耐火度高，机械强度大，可用于制作多种高温窑炉的炉衬、窑具、耐高温陶瓷器件及磨具材料。该方法能有效地提高碳化硅颗粒界面的结合强度和碳化硅的抗氧化性，工艺流程简单、烧结温度低、生产成本低，易于推广、实施。

本发明是通过下述方式实现的。

这种碳化硅质烧结材料的制备方法，是以碳化硅颗粒料和蓝晶石族矿物的微粉为主要原料，采用下述步骤进行的：

(1)配料步骤：将所述碳化硅颗粒料与蓝晶石族矿物微粉、氧化铝粉、结合粘土、粘结剂按下述重量比进行配合：

碳化硅颗粒料 0～0.1mm 65～90％

蓝晶石族矿物微粉 0～30μm 10～25％

氧化铝粉 0～20μm 1～5％

结合粘土 0～80μm 5～15％

液体粘结剂(外加) 8～12％

(2)混料步骤：按所述配合比将原料混合并搅拌5～10分钟，使其成为均匀的泥料。

(3)成型步骤：将所述泥料用高压成型设备或手工捣打方法制成泥坯。

(4)干燥步骤：将所述泥坯在100～110℃烘干24小时以上，或自然风干2天以上。

(5)烧成步骤：将所述泥坯升温至1350～1450℃烧成。

本发明中，从原料的制备、配料、混料到干燥、烧成等各个步骤都是采用通用设备进行的。

本发明所用的原料中，碳化硅、氧化铝粉均为工业常用的原料。

本发明所述的蓝晶石族矿物是指蓝晶石、红柱石和硅线石三种同质异象矿物，在制备碳化硅质烧结材料时，只用其中的一种即可，也可将三种矿物中的两种或三种矿物混合使用，其微粉是由蓝晶石族矿物的矿石经破碎，采用常规方法如浮选、重选、磁选等选矿方法及常规超细粉碎设备获得的粒度＜30μm的微米级粉体。

本发明所使用的结合粘土为工业通用的耐火粘土原料。液体粘结剂为耐火材料工业通用的粘结剂，如工业级磷酸溶液、纸浆废液、水玻璃溶液等。

本发明所述的碳化硅质烧结材料可以是各种形状的。

下面用实施例详细说明

实施例1

将蓝晶石矿石经破碎、选矿、超细粉碎后，得到粒度＜30μm的蓝晶石微粉。然后按下述步骤进行：

(1)配料步骤：将所述碳化硅颗粒料与蓝晶石微粉、氧化铝粉、结合粘土、粘结剂按下述重量比进行配合：

碳化硅颗粒料 0～0.1mm 75％

蓝晶石微粉 0～30μm 15％

氧化铝粉 0～20μm 2％

结合粘土 0～80μm 8％

工业磷酸溶液(外力) 10％

(5)烧成步骤：将所述泥坯升温至1400℃烧成。

按上述步骤制得的碳化硅质烧结材料，耐火度＞1790℃，体积密度为2.3～2.4g/cm³，显气孔率为18～23％，常温耐压强度达126～145Mpa，烧成线膨胀率为-0.3～0.3％。

实施例2

将红柱石矿石经破碎、选矿、超细粉碎后，得到粒度＜30μm的红柱石微粉。然后按下述步骤进行：

(1)配料步骤：将所述原料按下述重量比配合：

碳化硅颗粒料 0～0.1mm 75％

红柱石微粉 0～30μm 15％

氧化铝粉 0～20μm 2％

结合粘土 0～80μm 8％

工业磷酸溶液(外加) 10％

(5)烧成步骤：将所述泥坯升温至1420℃烧成。

按上述步骤制得的碳化硅质烧结材料，耐火度＞1790℃，体积密度为2.2～2.3g/cm³，显气孔率为19～25％，常温耐压强度达110～140Mpa，烧成线膨胀率为＜0.2％。

本发明提供了一种碳化硅质烧结材料的制备方法。该方法原料来源丰富，工艺流程简单，并能有效地提高碳化硅颗粒界面的结合强度和碳化硅的抗氧化性，产品耐火度高，机械强度大，烧成体积变化小，烧成温度低，易于实施推广。本发明所获得的碳化硅质烧结材料可制成各种形状的制品，用于多种高温窑炉的炉衬、窑具、耐高温陶瓷器件及磨具材料。

Claims

1、一种碳化硅质烧结材料的制备方法，其特征在于这种方法是以碳化硅颗粒料和蓝晶石族矿物(包括蓝晶石、红柱石、硅线石三种同质异象矿物)的微粉为主要原料，采用烧结法直接制备碳化硅质烧结材料，并采用下述步骤进行的：

(1)配料步骤：将所述碳化硅颗粒料与蓝晶石族矿物微粉、结合粘土、粘结剂按下述重量比进行配合：

碳化硅颗粒料 0～0.1mm 65～90％

蓝晶石族矿物微粉 0～30μm 10～25％

氧化铝粉 0～20μm 1～5％

结合粘土 0～80μm 5～15％

液体粘结剂(外力加) 8～12％

(5)烧成步骤：将所述泥坯升温至1350～1450℃烧成。

2、根据权利要求1所述的碳化硅质烧结材料的制备方法，其特征在于：碳化硅、氧化铝粉、结合粘土和液体粘结剂均为工业通用的耐火原料。

3、根据权利要求1所述的碳化硅质烧结材料的制备方法，其特征在于：蓝晶石族矿物微粉是由蓝晶石族矿物的矿石经破碎，采用常规选矿方法及常规超细粉碎设备获得的粒度＜30μm的微米级粉体，并且蓝晶石族矿物原料可以只用蓝晶石、红柱石和硅线石三种矿物中的一种，也可将三种矿物中的两种或三种矿物混合使用。

4、根据权利要求1所述的碳化硅质烧结材料的制备方法，其特征在于：碳化硅质烧结材料可以是各种形状的。