一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料及其制备方法，以碳化硅粉和造孔剂为原料成型生坯，高温生成碳化硅烧结体，并在碳化硅烧结体表面包裹了一层致密硅膜层。造孔剂保证了碳化硅系耐火材料的较高的气孔率，增加了材料的抗热震性，减轻了材料重量，节省了原料成本。硅膜层能够有效隔绝其内部材料与外界氧气接触，因此显著提高了碳化硅耐火材料的抗氧化性能，材料是否致密并不影响材料的稳定性和使用寿命。所用镀膜方法已经是工艺非常成熟的常用镀膜技术，工艺稳定，控制简单，调控镀膜的厚度、密度或者镀膜材料都非常方便，有利于工业生产应用。

A lightweight and low loss silicon carbide refractory and its preparation method

The invention relates to a light weight low loss silicon carbide refractory material and its preparation method for silicon carbide powder and pore forming agent as raw material, green, high temperature generation silicon carbide sintered body, and in the surface of the silicon carbide sintered body wrapped in a layer of dense silicon film. Pore forming agent ensures high porosity of silicon carbide refractory material, increases thermal shock resistance of material, reduces material weight and saves raw material cost. The silicon film can effectively insulate its internal material from external oxygen contact, so it can improve the oxidation resistance of silicon carbide refractory, and whether the material is dense does not affect the stability and service life of the material. The coating method has been a very mature coating technology, the process is stable, simple control, control coating thickness, density, or coating materials are very convenient, is conducive to industrial production applications.

【技术实现步骤摘要】
一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料及其制备方法
本专利技术涉及本专利技术涉及碳化硅系耐火材料，尤其涉及一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料及其制备方法。
技术介绍
SiC系耐火材料是人们早已知晓的一种优质耐火材料。具有强度高、导热系数大、抗震性好、耐磨损、抗侵蚀等优良高温性能，在冶金等工业部门有许多用途。尤其碳化硅还是极好的脱氧剂，用它可以加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。但是碳化硅的主要晶相是SiC，易氧化，为解决这个问题，人们采用了各种手段使碳化硅系耐火材料更加致密，减少材料内部与氧气接触的面积。为了消除以上问题，人们还使用高强度且耐热性、耐氧化性及热传导性优良的含有Si作为金属Si相的含Si材料，如渗硅碳化硅耐火材料。即在重结晶碳化硅R-SiC的基础上进行液相或气相渗硅，R-SiC的气孔由游离硅填充，生成更加致密的渗硅碳化硅材料，不利于氧化发生，性能更加优良。但是降低气孔率，提高致密度会降低材料的抗热震系数，为保证优良的抗热震系数，传统的耐火材料一般都会保持20%左右的气孔率。申请号为93112548.0的中国专利公开了一种高致密、低气孔率氮化硅-碳化硅－氧化物系统耐火材料，他通过添加氧化铝和氧化钇来结合SiC耐火材料，在致密度不降低的情况下提高了材料的抗热震系数，但是材料中氧化物的添加量在3-25wt%，而超过3%的氧化物添加量会使材料存在结合部的玻璃相增加，作为耐火材料必要的抗蠕变性降低，寿命缩短等一系列问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料及其制备方法。本专利技术的具体技术方案为：一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料，以95-99wt%份碳化硅粉和1-5wt%造孔剂为原料成型生坯，高温生成碳化硅烧结体，在碳化硅烧结体表面包裹了一层致密硅膜层。作为优选，所述的氮化硅系耐火材料由80-95wt%碳化硅、0.5-10wt%游离硅、0-5wt%游离碳、气孔和少量杂质组成。作为优选，所述的硅膜层厚度在2-20μm。作为优选，所述的造孔剂为生物质基造孔剂。作为优选，所述的造孔剂为稻壳粉末。作为优选，所述的烧结温度为2000-2050℃。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：利用造孔剂保证了碳化硅系耐火材料的较高的气孔率，增加了材料的抗热震性，减轻了材料重量，节省了原料成本。材料不含氧化铝等氧化物，有好的抗蠕变性。造孔剂使用的是生物质造孔剂，尤其是稻壳作为碾米厂的加工副产品,约占稻谷总产量的20%,资源分布广泛且产量丰富，将稻壳作为烧结制品的造孔剂不仅有效的利用了粮食行业的副产品,而且提高了烧结制品的新能和产品附加值。同时，由于材料表面存在一层致密的硅膜层，防止碳化硅材料内部氧化，同时，硅膜层的表面在高温下也会氧化成SiO2，会使材料的抗氧化性能更加优异，这个过程还会促进炼钢过程中的脱氧，加快炼钢速度，提高钢的质量，因此材料是否致密并不影响材料的稳定性和使用寿命。上述轻量低损耗碳化硅系耐火材料的制备方法是，以碳化硅粉和造孔剂为原料成型生坯，高温生成碳化硅烧结体，采用物理气相沉积法，在镀膜机中沉积硅膜层。作为优选，所述的物理气相沉积法包括真空蒸镀、溅射镀膜、等离子体镀膜和离子镀。作为优选，所述的镀膜机为真空离子镀膜机，利用电子束蒸发磁控溅射，或多弧蒸发离化技术沉积硅膜层。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：这种镀膜方法已经是工艺非常成熟的常用镀膜技术，工艺稳定，控制简单，调控镀膜的厚度、密度或者镀膜材料都非常方便，有利于工业生产应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。实施例1按照配方称取95wt%碳化硅粉和5wt%稻谷粉末，在2000℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为6μm。实施例2按照配方称取原99wt%碳化硅粉和1wt%稻谷粉末，在2050℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为16μm。实施例3按照配方称取98wt%碳化硅粉和2wt%稻谷粉末，在2000℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为20μm。实施例4按照配方称取96wt%碳化硅粉和4wt%稻谷粉末，在2050℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为2μm。本专利技术中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本专利技术中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术作任何限制，凡是根据本专利技术技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本专利技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料，其特征在于：以95‑99wt%份碳化硅粉和1‑5wt%造孔剂为原料成型生坯，高温生成碳化硅烧结体，在碳化硅烧结体表面包裹了一层致密硅膜层。

【技术特征摘要】
1.一种轻量低损耗碳化硅系耐火材料，其特征在于：以95-99wt%份碳化硅粉和1-5wt%造孔剂为原料成型生坯，高温生成碳化硅烧结体，在碳化硅烧结体表面包裹了一层致密硅膜层。2.如权利要求1所述的轻量低损耗碳化硅系耐火材料，其特征在于，所述的氮化硅系耐火材料由80-95wt%碳化硅、0.5-10wt%游离硅、0-5wt%游离碳、气孔和少量杂质组成。3.如权利要求1所述的轻量低损耗碳化硅系耐火材料，其特征在于，所述的硅膜层厚度在2-20μm。4.如权利要求1所述的轻量低损耗碳化硅系耐火材料，其特征在于，所述的造孔剂为生物质基造孔剂。5.如权利要求1所述的轻量低损耗碳化硅系耐火材料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘建锋，
申请(专利权)人：长兴泓矿炉料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33