專利名稱：碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法。
碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料是以工業(yè)碳化硅(SiC)為主要原料，通過燒結(jié)方法生產(chǎn)的高級耐火材料，其耐磨性和耐蝕性好、高溫強(qiáng)度大、熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好，工業(yè)需求量正在迅速增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。目前，碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料已廣泛用于鋼鐵、有色金屬、陶瓷、化工、火箭等領(lǐng)域各種高溫工業(yè)窯爐的爐襯、水口、管道、棚板、坩堝、隔焰材料及高溫器件等。
碳化硅質(zhì)制品是一類難于燒結(jié)的材料，它的使用性能和產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上取決于碳化硅的含量和結(jié)合劑的狀況。因此，一般將其按結(jié)合劑類型分為氧化物結(jié)合的、氮化物結(jié)合的、再結(jié)晶的、自結(jié)晶的等。其中，氮化物結(jié)合的碳化硅質(zhì)制品使用性能最好，但工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高；粘土(氧化物)結(jié)合的碳化硅質(zhì)制品工藝簡單、成本低，產(chǎn)量最大，應(yīng)用最普及。
本發(fā)明的目的是提供一種以碳化硅和天然的復(fù)合氧化物--鋁硅酸鹽礦物微粉為主要原料，用燒結(jié)法制備碳化硅質(zhì)材料的方法。其基本原理是利用藍(lán)晶石族礦物(Al2O3.SiO2)(包括藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石三種同質(zhì)異象礦物)微粉在高溫條件下分解為固相的莫來石纖維(3Al2O3·2SiO2)和液相的SiO23(Al2O3·SiO2)-3Al2O3·2SiO2+SiO2以及液相的SiO2對碳化硅顆粒具有良好的潤濕性能的特點(diǎn)，通過燒結(jié)工藝直接制備獲得由莫來石結(jié)合的碳化硅質(zhì)燒結(jié)制品。該材料耐火度高，機(jī)械強(qiáng)度大，可用于制作多種高溫窯爐的爐襯、窯具、耐高溫陶瓷器件及磨具材料。該方法能有效地提高碳化硅顆粒界面的結(jié)合強(qiáng)度和碳化硅的抗氧化性，工藝流程簡單、燒結(jié)溫度低、生產(chǎn)成本低，易于推廣、實(shí)施。
本發(fā)明是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的。
這種碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法，是以碳化硅顆粒料和藍(lán)晶石族礦物的微粉為主要原料，采用下述步驟進(jìn)行的(1)配料步驟將所述碳化硅顆粒料與藍(lán)晶石族礦物微粉、氧化鋁粉、結(jié)合粘土、粘結(jié)劑按下述重量比進(jìn)行配合碳化硅顆粒料 0～0.1mm65～90％藍(lán)晶石族礦物微粉 0～30μm10～25％氧化鋁粉 0～20μm1～5％結(jié)合粘土 0～80μm5～15％液體粘結(jié)劑(外加) 8～12％(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并攪拌5～10分鐘，使其成為均勻的泥料。
(3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。
(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時以上，或自然風(fēng)干2天以上。
(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1350～1450℃燒成。
本發(fā)明中，從原料的制備、配料、混料到干燥、燒成等各個步驟都是采用通用設(shè)備進(jìn)行的。
本發(fā)明所用的原料中，碳化硅、氧化鋁粉均為工業(yè)常用的原料。
本發(fā)明所述的藍(lán)晶石族礦物是指藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石三種同質(zhì)異象礦物，在制備碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料時，只用其中的一種即可，也可將三種礦物中的兩種或三種礦物混合使用，其微粉是由藍(lán)晶石族礦物的礦石經(jīng)破碎，采用常規(guī)方法如浮選、重選、磁選等選礦方法及常規(guī)超細(xì)粉碎設(shè)備獲得的粒度＜30μm的微米級粉體。
本發(fā)明所使用的結(jié)合粘土為工業(yè)通用的耐火粘土原料。液體粘結(jié)劑為耐火材料工業(yè)通用的粘結(jié)劑，如工業(yè)級磷酸溶液、紙漿廢液、水玻璃溶液等。
本發(fā)明所述的碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料可以是各種形狀的。
下面用實(shí)施例詳細(xì)說明實(shí)施例1將藍(lán)晶石礦石經(jīng)破碎、選礦、超細(xì)粉碎后，得到粒度＜30μm的藍(lán)晶石微粉。然后按下述步驟進(jìn)行(1)配料步驟將所述碳化硅顆粒料與藍(lán)晶石微粉、氧化鋁粉、結(jié)合粘土、粘結(jié)劑按下述重量比進(jìn)行配合碳化硅顆粒料 0～0.1mm75％藍(lán)晶石微粉 0～30μm15％
氧化鋁粉 0～20μm2％結(jié)合粘土 0～80μm8％工業(yè)磷酸溶液(外力) 10％(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并攪拌5～10分鐘，使其成為均勻的泥料。
(3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。
(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時以上，或自然風(fēng)干2天以上。
(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1400℃燒成。
按上述步驟制得的碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料，耐火度＞1790℃，體積密度為2.3～2.4g/cm3，顯氣孔率為18～23％，常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)126～145Mpa，燒成線膨脹率為-0.3～0.3％。
實(shí)施例2將紅柱石礦石經(jīng)破碎、選礦、超細(xì)粉碎后，得到粒度＜30μm的紅柱石微粉。然后按下述步驟進(jìn)行(1)配料步驟將所述原料按下述重量比配合碳化硅顆粒料 0～0.1mm75％紅柱石微粉 0～30μm15％氧化鋁粉 0～20μm2％結(jié)合粘土 0～80μm8％工業(yè)磷酸溶液(外加) 10％(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并攪拌5～10分鐘，使其成為均勻的泥料。
(3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。
(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時以上，或自然風(fēng)干2天以上。
(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1420℃燒成。
按上述步驟制得的碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料，耐火度＞1790℃，體積密度為2.2～2.3g/cm3，顯氣孔率為19～25％，常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)110～140Mpa，燒成線膨脹率為＜0.2％。
本發(fā)明提供了一種碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法。該方法原料來源豐富，工藝流程簡單，并能有效地提高碳化硅顆粒界面的結(jié)合強(qiáng)度和碳化硅的抗氧化性，產(chǎn)品耐火度高，機(jī)械強(qiáng)度大，燒成體積變化小，燒成溫度低，易于實(shí)施推廣。本發(fā)明所獲得的碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料可制成各種形狀的制品，用于多種高溫窯爐的爐襯、窯具、耐高溫陶瓷器件及磨具材料。
權(quán)利要求
1.一種碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法，其特征在于這種方法是以碳化硅顆粒料和藍(lán)晶石族礦物(包括藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石三種同質(zhì)異象礦物)的微粉為主要原料，采用燒結(jié)法直接制備碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料，并采用下述步驟進(jìn)行的(1)配料步驟將所述碳化硅顆粒料與藍(lán)晶石族礦物微粉、結(jié)合粘土、粘結(jié)劑按下述重量比進(jìn)行配合碳化硅顆粒料 0～0.1mm65～90％藍(lán)晶石族礦物微粉 0～30μm10～25％氧化鋁粉 0～20μm1～5％結(jié)合粘土 0～80μm5～15％液體粘結(jié)劑(外力加) 8～12％(2)混料步驟按所述配合比將原料混合并攪拌5～10分鐘，使其成為均勻的泥料。(3)成型步驟將所述泥料用高壓成型設(shè)備或手工搗打方法制成泥坯。(4)干燥步驟將所述泥坯在100～110℃烘干24小時以上，或自然風(fēng)干2天以上。(5)燒成步驟將所述泥坯升溫至1350～1450℃燒成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法，其特征在于碳化硅、氧化鋁粉、結(jié)合粘土和液體粘結(jié)劑均為工業(yè)通用的耐火原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法，其特征在于藍(lán)晶石族礦物微粉是由藍(lán)晶石族礦物的礦石經(jīng)破碎，采用常規(guī)選礦方法及常規(guī)超細(xì)粉碎設(shè)備獲得的粒度＜30μm的微米級粉體，并且藍(lán)晶石族礦物原料可以只用藍(lán)晶石、紅柱石和硅線石三種礦物中的一種，也可將三種礦物中的兩種或三種礦物混合使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法，其特征在于碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料可以是各種形狀的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳化硅質(zhì)燒結(jié)材料的制備方法。這種方法是利用藍(lán)晶石族礦物在高溫條件下的分解反應(yīng)所產(chǎn)生的潤濕作用和莫來石化纖維增強(qiáng)作用,以碳化硅和藍(lán)晶石族礦物的微粉為主要原料,經(jīng)混合、成型、干燥、燒成等工序?qū)崿F(xiàn)的。該方法能有效地提高碳化硅顆粒界面的結(jié)合強(qiáng)度和碳化硅的抗氧化性,工藝流程簡單、燒結(jié)溫度低、生產(chǎn)成本低,易于推廣、實(shí)施。用該方法制得的材料可用于多種高溫窯爐的爐襯、窯具、耐高溫陶瓷器件及磨具材料。
文檔編號C04B35/565GK1252397SQ9911973
公開日2000年5月10日 申請日期1999年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月28日
發(fā)明者李博文 申請人:李博文