一种碳化硅陶瓷制品及制备方法技术

本发明专利技术属于耐火材料制备技术领域，尤其是涉及一种碳化硅陶瓷制品及制备方法；以碳化硅为主要原料，引入部分碳化硅微粉，采用有机结合剂，并引入添加剂B4C或单质B，在艾奇逊碳化硅冶炼炉2000~2300℃区域内烧结；上述制品所用的碳化硅原料组成及质量百分比为：碳化硅颗粒占65~75%、碳化硅细粉占15~20%、碳化硅微粉占10~15%；添加剂B4C为碳化硅原料重量的2~3%或单质B为碳化硅原料重量的1~2%，加入碳化硅原料重量的3~4%的结合剂。本发明专利技术提出的碳化硅陶瓷制品及制备方法改善了制品的导热性、高温强度及其化学侵蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐火材料制备
，尤其是涉及。
技术介绍
SiC属于人工合成原料，有α、β两种晶体结构。其中β-SiC为低温型碳化硅， 在1800°C以下能够稳定存在，高于1800°C将发生晶型转变，生成α-SiC。SiC具有优异的物理化学性能，如导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，化学性能稳定等，因此广泛应用于化工、钢铁、有色、磨料磨具等领域。碳化硅制品的种类繁多，由于结合相的性能决定碳化硅制品的性能，因此按照其结合相的不同大致分为三类1.硅酸盐结合制品，如粘土结合碳化硅、莫来石结合碳化硅； 2.氮化物结合制品，如氮化硅结合碳化硅、氧氮化硅结合碳化硅，塞隆结合碳化硅；3.自结合制品，如反应烧结碳化硅、碳化硅陶瓷。上述制品中，在相同的实验条件下，自结合制品抗渣侵蚀性能较显著。目前碳化硅制品的制备方法主要有压力烧结(如热压烧结、等静压烧结、无压烧结)、反应烧结法、微波烧结法。上述方法大多数需要苛刻的烧结条件，制备工艺复杂，不适合工业化生产。工业生产上主要使用的是反应烧结法，该方法的主要特点是在1500°C以下就能实现烧结，制备出β-SiC结合碳化硅制品，但是反应烧结方法生成的β-SiC晶粒细小，制品显气孔率一般在13%以上，因此，该烧结方法对制品的性能有一定的限制。如申请号为2009102276 . 6在实施例中所述制品的显气孔率均在13%以上。显气孔率是耐火材料的重要性能指标，尤其对材料抗侵蚀性能的影响显著。显气孔的大小和分布相近时，显气孔率小的抗侵蚀性能好；相同的显气孔率，气孔小且分布均勻的抗侵蚀性能好。就碳化硅陶瓷而言，在某些领域使用时要求高的抗侵蚀性能，因此，迫切要求研究出低气孔率的碳化硅陶瓷制品。无压烧结碳化硅是将粒度小于1 μ m的SiC微粉中添加少量的添加剂，如B4C、B等， 在2000°C以上烧结成致密(相对密度98%以上)的碳化硅。由此可见，无压烧结方法能改善材料的烧结性能，然而该方法在耐火材料领域中的应用却未见报道。本专利技术将无压烧结方法引入耐火材料制品的制备技术中，把显气孔率降低到7%以下，提高了制品性能。使用温度在2000°C以上的高温烧结设备造价一般较贵。此外，在高温下作业时设备部件易损毁，部件造价也较高，设备的维护费用也高。由于在艾奇逊碳化硅冶炼炉内的某些位置适合碳化硅坯体的烧结，冶炼炉的容积也很大，一次能够烧结几十吨的碳化硅制品。 因此，在碳化硅冶炼炉内随炉烧结显著降低了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，改善制品的导热性、高温强度及其化学侵蚀性。本专利技术完成其专利技术任务所采用的技术方案如下一种碳化硅陶瓷制品，以碳化硅为主要原料，引入部分碳化硅微粉，采用有机结合剂，并引入添加剂B4C或单质B，在艾奇逊碳化硅冶炼炉200(T230(TC区域内烧结；为了改善目前碳化硅制品的性能，本专利技术在碳化硅制品制备过程中引入碳化硅微粉及添加剂，并将坯体在碳化硅冶炼炉200(T230(TC的区域内随炉烧结；1、利用碳化硅微粉在添加少量B4C或单质B后在200(Γ2300温度范围内能够烧结致密的特点，引入部分碳化硅微粉及添加剂B4C或单质B ；2、艾奇逊碳化硅冶炼炉能够提供200(Γ2300 烧成温度条件，并且该炉的升温速度缓慢，炉内气体流动很小，能为坯体提供良好的烧结条件，另外，利用艾奇逊碳化硅冶炼炉烧结碳化硅时，其成本较低。本专利技术一方面避免了建造专门的烧结窑炉，提高了冶炼炉的使用效率，节约了生产成本；另一方面，提高了制品的烧结温度，降低了材料的显气孔率，改善了制品的性能。因此该方法较适合于工业化生产；所述制品所用的碳化硅原料组成及质量百分比为碳化硅颗粒65 75%， 碳化硅细粉15 20%，碳化硅微粉1(Γ15% ；添加剂为碳化硅原料重量的3%或单质B为碳化硅原料重量的广2%，结合剂为碳化硅原料重量的3 4%。所述碳化硅原料粒度组成为小于等于2. 5mm、大于等于Imm的碳化硅颗粒，小于1mm、大于0. 088mm的碳化硅颗粒，小于等于88 μ m、大于等于1 μ m的碳化硅细粉，小于 1 μ m的碳化硅微粉；所述碳化硅原料中=SiC含量大于98%、Fe2O3小于0. 5%、C小于0. 5%。所述添加剂B4C的粒度小于1 μ m，单质B的粒度小于1 μ m ；所用结合剂为酚醛树脂。所采用的制备方法如下A、将碳化硅细粉、碳化硅微粉、添加剂先混合均勻，再与碳化硅颗粒、结合剂混合均勻， 在成型机上压制成型；B、将压制坯体在200°C下干燥5、小时；C、将烘干后的坯体置于艾奇逊碳化硅冶炼炉200(Γ2300 区域内烧结；D、冶炼炉冷却至室温后即可得到碳化硅陶瓷制品。本专利技术解决了制品的高温烧结问题，降低了生产成本；显著降低了制品的气孔率， 改善了制品的结构，提高了制品的抗侵蚀性、导热性、高温强度、抗氧化性能；制备工艺简单，生产效率高；因此，本专利技术应用价值较高，易于实现工业化。具体实施例方式下面以实例说明本专利技术的具体实施方式。实施例1(1)配料按照质量百分比计算，具体组成配比如表一所示。表一权利要求1.一种碳化硅陶瓷制品，其特征是以碳化硅为主要原料，引入部分碳化硅微粉，采用有机结合剂，并引入添加剂B4C或单质B，在艾奇逊碳化硅冶炼炉200(T230(rC区域内烧结； 上述制品所用的碳化硅原料组成及质量百分比为碳化硅颗粒占65 75%、碳化硅细粉占 15 20%、碳化硅微粉占1(Γ15% ；添加剂B4C为碳化硅原料重量的2 3%或单质B为碳化硅原料重量的广2%，加入碳化硅原料重量3 4%的结合剂。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅陶瓷制品，其特征在于所述碳化硅原料粒度组成为小于等于2. 5mm、大于等于Imm的碳化硅颗粒和小于1mm、大于等于0. 088mm的碳化硅颗粒，小于等于88 μ m、大于等于1 μ m的碳化硅细粉，小于1 μ m的碳化硅微粉，所述碳化硅原料的化学组成为=SiC含量大于98%、Fe2O3不大于0. 5%、C不大于0. 5%。3.根据权利要求1所述的一种碳化硅陶瓷制品，其特征在于所述添加剂B4C的粒度不大于1 μ m，单质B的粒度不大于1 μ m，所述的结合剂为酚醛树脂。4.一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，其特征在于a.将碳化硅细粉、碳化硅微粉、添加剂先混合均勻，再与碳化硅颗粒、结合剂混合均勻， 用成型机压制成型；b.将压制坯体在200°C下干燥5、小时；c.将烘干后的坯体置于艾奇逊碳化硅冶炼炉200(Γ2300 区域内烧结；d.冶炼炉冷却至室温后即可得到碳化硅陶瓷制品。全文摘要本专利技术属于耐火材料制备
，尤其是涉及；以碳化硅为主要原料，引入部分碳化硅微粉，采用有机结合剂，并引入添加剂B4C或单质B，在艾奇逊碳化硅冶炼炉2000~2300℃区域内烧结；上述制品所用的碳化硅原料组成及质量百分比为碳化硅颗粒占65~75%、碳化硅细粉占15~20%、碳化硅微粉占10~15%；添加剂B4C为碳化硅原料重量的2~3%或单质B为碳化硅原料重量的1~2%，加入碳化硅原料重量的3~4%的结合剂。本专利技术提出的碳化硅陶瓷制品及制备方法改善了制品的导热性、高温强度及其化学侵蚀性。文档编号C04B35/565GK102503431SQ20111033129公开日2012年6月20日 申请日本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万龙刚，王建栋，刘臻，李刚，黄志林，吴吉光，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：