耐火物体及形成方法技术

本发明专利技术提供了一种耐火物体，该耐火物体可包括有意掺杂有包含碱土金属元素和铝的掺杂剂的锆石主体。该耐火物体可具有改善的蠕变变形率。在一个实施方案中，该耐火物体可具有在1350℃的温度和2MPa的应力下不大于约1.8E

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐火物体及形成方法


[0001]本公开整体涉及锆石耐火物体以及形成和使用锆石耐火物体的方法，并且具体地涉及烧结的锆石耐火物体以及形成和使用烧结的锆石耐火物体的方法。

技术介绍

[0002]高应变点无碱铝硅酸盐玻璃，例如用于使用非晶硅或氧化物薄膜晶体管(TFT)的超高分辨液晶显示器(LCD)基板的玻璃，或用于使用低温多晶硅(LTPS)TFT沉积的有机发光二极管(OLED)基板的玻璃，已被设计成允许对TFT的高温处理(高达700℃)同时不遭受变形。这些玻璃可使用熔融下拉(fusion draw)工艺来形成，其中液体玻璃流过由锆石(ZrSiO4)材料制成的玻璃溢流形成块的唇缘，并且在玻璃溢流形成块的底部熔融以形成片材。与无碱铝硼硅酸盐玻璃接触的锆石形成块在玻璃的形成温度下提供良好的耐腐蚀性和机械特性。然而，由于较高的形成温度(在+30℃与120℃之间)，这些较高应变点的无碱铝硅酸盐玻璃的形成对形成块要求更高。较高的形成温度可提高玻璃与锆石材料之间的反应速率，导致在具有目前锆石材料的玻璃中形成较多的气泡，这对于超高分辨率TFT基板应用是不可接受的。其次，较高的形成温度激活了锆石材料的蠕变变形率，导致形成块的较高下陷(高达10倍以上的变形)，这对于这些玻璃的形成而言是不可接受的。因此，需要一系列在高温下具有改善特性的新型锆石材料。
附图说明
[0003]通过参考附图，可更好地理解本公开，并且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员而言变得显而易见。实施方案通过示例示出，并且不限于附图。
[0004]图1包括示出根据本文所述的实施方案的形成过程的流程图。
[0005]图2包括示出玻璃溢流形成块的具体实施方案的图。
[0006]图3包括示出玻璃溢流形成块的一组特定的不同横截面透视图的图。
[0007]图4和图5包括根据本文所述的实施方案形成的耐火物体的锆石主体的微结构的图像。
[0008]图6包括不同样品的蠕变变形率对温度的图。
[0009]图7包括根据本文的实施方案形成的不同样品的主体的微结构的图像。
[0010]图8包括不同样品的蠕变变形率对温度的图。
[0011]图9包括附加的样品的蠕变变形率对温度的图。
[0012]图10包括在进行起泡测试后锆石材料表面与玻璃层之间的界面的横截面图像。
[0013]图11包括不同样品的归一化蠕变变形率对掺杂剂浓度的图。
[0014]技术人员应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中的元件中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改善对本专利技术的实施方案的理解。
具体实施方式
[0015]下文整体涉及一种具有锆石主体的耐火物体以及一种形成具有锆石主体的耐火物体的方法。值得注意的是，该耐火物体可具有改善的特性和/或性能。例如，该耐火物体在高操作温度下可具有改善的抗蠕变性，诸如改善的蠕变变形率、减少的起泡现象、或两者。锆石主体可被限定为根据本文所述的实施方案形成的耐火物体的主体，使得锆石主体的大部分组成为锆石材料(即，锆石主体可包含对于锆石主体的总重量至少50重量％的锆石含量)，其中锆石材料有意掺杂有一种或多种碱土氧化物和Al2O3。
[0016]根据一个具体实施方案，根据本文所述的实施方案的形成具有锆石主体的耐火物体的方法可包括特定的加热和/或冷却特征，其有利于形成具有改善的特性和/或性能的耐火物体的锆石主体。
[0017]参见图1，示出了用于形成包括锆石主体的耐火物体的方法100。该方法100可在框102处开始，形成该耐火物体的生坯。生坯是未完成的并且可以在形成最终形成的锆石主体之前经历进一步加工的主体。形成生坯可包括提供锆石批料，该锆石批料可包括用于形成锆石主体的原材料粉末的混合物。该原材料粉末最初可包括未加工的原材料，例如未加工的锆石材料(即砂)、含碱土金属的材料、含Al2O3的材料和含SiO2的材料。可通过从未加工的原材料中分离不期望的组分(例如，杂质)来对未加工的原材料进行初始加工。未加工的原材料可使用分级技术进行处理，例如粒度分离、振动或重力台分离、静电分离、电磁分离或它们的任何组合。粒度分离允许基于其尺寸分离粉末内的颗粒，这将降低杂质含量。振动或重力台分离可基于密度来分离粉末内的颗粒，这可减少富含氧化铝的硅酸盐以及来自原材料粉末的二氧化硅晶粒的量。静电分离可基于电导率来分离粉末内的颗粒，这可允许分离含钛矿物颗粒、钛铁矿和金红石。电磁分离可基于颗粒的磁性来分离粉末内的颗粒。应当理解，未加工的原材料的初始加工可包括上述分离方法的任何组合，并且可包括上述分离方法中的任一种的多次应用。还应当理解，未加工的原材料的初始加工可包括依次或平行地应用上述分离方法。
[0018]提供锆石批料可包括通过任何合适的方法组合或混合原材料粉末和任何附加的材料(即，烧结助剂、粘结剂、其他添加剂等)。混合或分批制备可干法或湿法进行。混合可包括造粒的添加步骤。可添加造粒步骤以改善批料的流动性并因此增加生坯的表观密度。在一个示例性实施方案中，可使用喷雾干燥进行造粒。可将原材料粉末混合到圆筒罐中，然后喷雾干燥。
[0019]形成生坯还可包括使用等静压压制使喷雾干燥的粉末或批料成型以形成具有特定形状的生坯。喷雾干燥粉末形成高度可流动的粉末，其可用于填充大的等静压模塑罐以使填充缺陷诸如生坯密度的不均匀压实、空隙或裂纹最小化。将原材料粉末填充到保持在固体金属罐内的橡胶模具中。然后将袋密封，并对原材料粉末施加真空。然后将该罐浸入充满流体的压力容器中，然后进行压制。压制后，将模具从压力容器中取出并取出生坯。
[0020]成型可在特定压力下进行，例如通过在至少50MPa、诸如至少60MPa、至少70MPa、至少80MPa、至少90MPa、至少100MPa、至少110MPa、至少120MPa、至少130MPa、至少140MPa或甚至至少150MPa的压力下等静压压制。可使用持续约10分钟至约120分钟的等静压压制循环将压力逐步施加到生坯体上。这些压制循环可限制在压制阶段期间缺陷的形成。成型还可使用另选技术诸如粉浆浇注或单向压制来进行。
[0021]生坯的形状可以是直线形、圆柱形、球形、椭圆形或几乎任何其他形状。在具体实施方案中，该生坯可以是被称为毛坯的直线块的形状，该毛坯可随后被机加工以形成玻璃溢流槽、喷口唇缘或衬套块。在另一个具体实施方案中，生坯可具有至少一个大于100mm、诸如大于200mm、大于300mm、大于400mm、大于500mm、大于600mm、大于700mm或甚至大于800mm的尺寸。在另一个实施方案中，生坯可以更紧密地匹配最终部件(例如，形成块)的方式构造，以限制后形成工艺。
[0022]图2示出了形成块200。形成块200可包括溢流槽部分202和锥形部分204。溢流槽部分202可包括具有沿形成块200的长度减小的深度的槽。图3包括锥形部分204的示例性形状的横截面图。更具体地，锥形部分可包括楔形形状2042、凹形形状204本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种耐火物体，所述耐火物体包括：锆石主体，所述锆石主体具有如下蠕变变形率：在1350℃的温度和2MPa的应力下不大于约1.8E
‑
5h
‑1；在1275℃的温度和2MPa的应力下小于约2.7E
‑
6h
‑1；在1325℃的温度和2MPa的应力下小于约8.8E
‑
6h
‑1；在1300℃的温度和2MPa的应力下小于约4.5E
‑
6h
‑1；或它们的任何组合。2.根据权利要求1所述的耐火物体，其中所述锆石主体包含含有碱土金属元素的掺杂剂，所述碱土金属元素包括Ca、Sr和Ba中的至少一者。3.根据权利要求1所述的耐火物体，其中对于所述锆石主体的总重量，所述锆石主体包含至少0.5重量％且不大于20重量％的非晶相。4.根据权利要求1至3中任一项所述的耐火物体，其中对于所述非晶相的总重量，所述非晶相包含大于3重量％的碱土氧化物总含量。5.根据权利要求4所述的耐火物体，其中对于所述非晶相的总重量，所述非晶相包含：40重量％至80重量％的二氧化硅；10重量％至30重量％的氧化铝；以及0.3重量％至12重量％的Ta2O5。6.根据权利要求1至3中任一项所述的耐火物体，其中所述锆石主体包含结晶相，所述结晶相包含锆石，其中所述结晶相对于所述锆石主体的总重量为至少80重量％。7.根据权利要求1至3中任一项所述的耐火物体，其中所述锆石主体包含结晶相，所述结晶相包含莫来石、硅线石、红柱石或它们的任何组合，其中所述结晶相对于所述锆石主体的总...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：