超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于耐火材料技术领域，具体涉及一种超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料及其制备方法。所述材料由以下原料制成：骨料颗粒为：3‑1mm红柱石10‑25％；3‑1mm莫来石5‑20％；1‑0.088mm红柱石10‑30％；1‑0.088mm莫来石5‑25％；基质细粉为：＜0.044mm红柱石细粉8‑20％；＜0.005mm双峰氧化铝微粉12‑23％；＜0.044mm重晶石粉2‑5％；促凝剂为：铝酸盐水泥2‑5％。本发明专利技术制得了高温抗压强度高、耐热冲击性好，含有大量密集分布的通孔，用于电加热，能在1300℃下长期应用的超塑成形用陶瓷平台耐火材料；所述制备方法工艺简单可行，制品的成品率高。

【技术实现步骤摘要】
超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料及其制备方法
本专利技术属于耐火材料
，具体涉及一种超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料及其制备方法。
技术介绍
超塑成形技术上世纪70年代初由美国人提出，迅速在航空航天、汽车等技术要求高、几何形状复杂的各类金属制品方面取得显著发展。超塑成形的方法具有以下优点：可以降低产品费用；可提高产品设计的灵活性；可减少产品重量；可提高结构的整体性等。目前国内超塑成形所用的陶瓷平台，多数是从国外进口，陶瓷平台的陶瓷砖多数为无贯通孔型的SiO2陶瓷砖或Al2O3陶瓷砖，其使用温度低于1000℃，无法用于成形温度高于1000℃的高温合金、金属间化合物。中国申请号为201520541520.3的技术，揭示了一种电热陶瓷平台，所用的多孔SiO2陶瓷砖的材料中SiO2含量≥98％，多孔SiO2陶瓷砖的热膨胀系数≤1×10-6，工作温度≥950℃。由于熔融石英材质大于1000℃时逐渐方石英化导致强度下降，因此其最高使用温度不超过1000℃，该技术中未提及多孔SiO2陶瓷砖材料的制备方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，具有高温抗压强度高、耐热冲击性好，高温电阻率高的特点，含有大量密集分布的通孔，能在1300℃下长期应用，能用于高温合金、金属间化合物零件的超塑成形；本专利技术同时提供其制备方法。本专利技术所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：骨料颗粒为：基质细粉为：骨料颗粒、基质细粉与促凝剂的总和为100％。所述的莫来石为烧结莫来石，化学成分要求为：Al2O3含量≥70％。所述的红柱石的化学成分要求为：Al2O3含量≥56％，Fe2O3含量≤0.6％。所述的双峰氧化铝微粉的化学成分要求为：Al2O3含量≥99.2％。所述的铝酸盐水泥为纯铝酸钙水泥，化学成分要求为：Al2O3含量≥70％。所述的重晶石粉的化学成分要求为：BaSO4含量≥92％。所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料制品的气孔率为15-20％，1300℃耐压强度≥60MPa，1100℃水冷热冲击≥40次无破损。所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料的制备方法，步骤如下：(1)预混合：将基质细粉与促凝剂干混2-10分钟后，加入骨料颗粒干混2-10分钟，得混合料，外加溶于水中的分散剂，湿混4-15分钟得料浆；(2)将料浆注入模具中直至完全充满带有圆钢芯的模具，静置凝固4-6小时后，抽出圆钢芯，形成直径为Φ6～12mm、孔中心的间距为8-25mm、长度达300-800mm密集分布的通孔，再凝固24小时之后脱模，得生坯；(3)生坯自然干燥3-5天后，烧成得超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料。所述的带有圆钢芯的模具，在现有普通模具的基础上增设了圆钢芯，圆钢芯与模具之间螺纹连接，便于静置凝固后抽出。所述的烧成条件如下：常温-150℃：升温速率2-5℃/h，150℃下保温8-16小时；150-500℃：升温速率4-8℃/h；500-1200℃：升温速率8-15℃/h；1200-1450℃：升温速率8-10℃/h，1450℃下保温16-30小时；停火后，自然降温2天出窑。外加溶于水中的分散剂，其中，分散剂为第三代减水剂，用量为骨料颗粒、基质细粉和促凝剂总质量的0.05-0.20％；水的用量为骨料颗粒、基质细粉和促凝剂总质量的5-6.5％。所述的第三代减水剂为聚羧酸系建筑混凝土减水剂。本专利技术制得的所有单件的陶瓷平台耐火材料厚度尺寸公差为±0.1mm，通孔孔径尺寸公差为±0.1mm，孔位置的尺寸公差为±0.1mm。本专利技术骨料选用优质红柱石颗粒和烧结莫来石颗粒，由于红柱石在高温下会转变为莫来石，产生的膨胀能够抵消烧成收缩；基质一方面利用红柱石细粉莫来石化时产生的少量氧化硅，与双峰氧化铝微粉和重晶石粉，在高温下原位反应生产低膨胀的钡长石，提高了产品的高温抗压强度和耐热冲击性；另一方面利用红柱石微粉转变为莫来石、双峰氧化铝微粉和重晶石分解出的氧化钡形成β-刚玉的膨胀反应，将烧成收缩控制在0-0.1％，有效防止了密集排布的Φ6～12mm通孔变形和开裂问题。综上所述，本专利技术的有益效果如下：1、通过多种原料进行颗粒级配，骨料颗粒利用莫来石、红柱石原料热膨胀系数低和热稳定性高的特点，提高了制品的耐热冲击性；利用重晶石粉与红柱石粉原位反应，形成膨胀率极低钡长石相，改善了坯体的耐热冲击性和高温强度；所制得的陶瓷平台耐火材料在1100℃水冷热冲击40次无裂纹，1300℃的耐压强度60MPa以上，能在1300℃下长期应用，解决了现有的石英质陶瓷平台无法用于成形温度高于1000℃的高温合金、金属间化合物的技术难题。2、利用红柱石细粉转变为莫来石的膨胀反应、双峰氧化铝微粉和重晶石分解出的氧化钡形成β-刚玉的膨胀反应，降低了烧成收缩，有效防止了密集排布的通孔变形和开裂。3、本专利技术采用的自流浇注料，所需加水量少(5％～6.5％)，料浆自流性、填充性好。利用料浆未完全固化时抽出圆钢芯，制备出了直径为Φ6～12mm、孔间距为8-25mm、长度达300-800mm密集分布的通孔，用于安置电加热原件，解决了密集分布的细孔难以成形和钻取加工的问题。4、本专利技术的制备方法工艺简单可行，制品的成品率高。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但其并不限制本专利技术的实施。以下非限定性实施例用于详细解释本专利技术的生产工艺和技术方案。这些实施例中，制品的性能采用国家标准或行业标准进行测定，如体积密度、气孔率、烧成收缩率、高温耐压强度和水冷热震稳定性。实施例中用到的所有原料均为市购。实施例1所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：骨料颗粒为：基质细粉为：外加第三代减水剂0.05％，外加水5.5％。制备方法如下：不锈钢模具的制作：四块侧板使用10mm厚的不锈钢板制成，底板使用20mm厚的不锈钢板开上通槽，侧板插在底板上组成750×660×150mm的槽；在槽内尺寸为660×150mm的侧板下部加工出两排孔，两排孔之间的距离为25mm，每排中的孔的中心距为25mm，孔径为Φ8mm，穿入两端带有螺丝的Φ8mm不锈钢圆钢芯，用螺母拉直圆钢芯固定在侧板上，组成不锈钢模具。将所述红柱石细粉、双峰氧化铝微粉、重晶石细粉、铝酸盐水泥按重量比例在搅拌机中干混5分钟，再按比例加入红柱石颗粒、莫来石颗粒干混5分钟，将第三代减水剂溶解到水中后，加入混合料中，湿混10分钟后注入模具，直至料浆完全充满750×660×150mm的不锈钢模具。料浆在模具中静置凝固4小时后，一边转动，一边轻轻抽出圆钢芯，在坯体上形成长度为750mm的通孔50个，再凝固24小时之后脱模，得生坯。生坯自然干燥3天后装入倒焰窑中烧成，得制品。烧成条件如下：常温-150℃：升温速率3℃/h，150℃下保温12小时；150-500℃：升温速率6℃/h；500-1200℃：升温速率10℃/h；1200-1400℃：升温速率8℃/h，1400℃下保温24小时；停火后，自然降温2天出窑。制品的烧成收缩为0.02％，外形规整，通孔的内壁光滑完好，无变形。检测同样条件下制作的标准砖，检测结果见表1，其体积密度为2.57g/cm3，气孔率为15.5％，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：由以下重量百分数的原料制成：骨料颗粒为：

【技术特征摘要】
1.一种超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：由以下重量百分数的原料制成：骨料颗粒为：基质细粉为：2.根据权利要求1所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：莫来石为烧结莫来石，化学成分要求为：Al2O3含量≥70％。3.根据权利要求1所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：红柱石的化学成分要求为：Al2O3含量≥56％，Fe2O3含量≤0.6％。4.根据权利要求1所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：双峰氧化铝微粉的化学成分要求为：Al2O3含量≥99.2％。5.根据权利要求1所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：铝酸盐水泥为纯铝酸钙水泥，化学成分要求为：Al2O3含量≥70％。6.根据权利要求1所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：重晶石粉的化学成分要求为：BaSO4含量≥92％。7.根据权利要求1所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，其特征在于：超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料制品的气孔率为15-20％，1300℃耐压强度≥60MPa，1100℃水冷热冲击≥40次无破损。8.一种权利要求1-7任一所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉强，张瑛，李志军，李宗林，孙文礼，
申请(专利权)人：淄博工陶耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37