[發明專利]反應燒結碳化硅陶瓷及其生產工藝

無效

• 申請號: 200910014078.8
• 申請日: 2009-02-06
• 公開（公告）號: CN101508570A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 王明峰
• 申請（專利權）人: 濰坊華美精細技術陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/573
• 分類號: C04B35/573;C04B35/622
• 代理公司: 濰坊正信專利事務所
• 代理人: 趙玉峰

技術領域

本發明涉及一種反應燒結碳化硅陶瓷技術，特別是涉及冶煉爐爐襯、空間技術上用的火箭發動機尾噴管、各種窯爐窯具、環保脫硫噴嘴等用的反應燒結碳化硅陶瓷及其生產工藝。

背景技術

碳化硅陶瓷具有機械強度高，耐高溫、抗氧化性強、熱穩定性能好、熱導率大、耐磨損性能好、耐化學腐蝕性能好、硬度高、抗熱震性能好等優良特性。而反應燒結碳化硅陶瓷的基本原理是：具有反應活性的液硅或氣態硅，在毛細管作用下滲入含碳的多孔陶瓷素坯，并與其中的碳反應生成碳化硅，新生成的碳化硅原位結合素坯中原有的碳化硅顆粒，浸滲劑填充素坯中的剩余氣孔，完成致密化的過程。但是目前尚沒有發現成熟的反應燒結碳化硅陶瓷的生產工藝，并且生產的反應燒結碳化硅陶瓷其質量不穩、產品的尺寸變形率較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種成熟的反應燒結碳化硅陶瓷生產工藝及反應燒結碳化硅陶瓷，該生產工藝和工藝配方成熟可靠，生產碳化硅陶瓷產品性能優良，質量穩定，生產的產品尺寸變形率<0.1％。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：反應燒結碳化硅陶瓷，制成該陶瓷的原料包括：5～8重量份粒度為10～90μm的SiC粉、2～3重量份粒度為0.1～10μm的SiC粉、0.5～1重量份碳黑粉、0.3～0.8重量份石墨粉和0.1～0.3重量份聚乙烯醇或羧甲基纖維素液體；其中聚乙烯醇或羧甲基纖維素液體重量濃度可以采用50～70％，優選采用60％；上述原料經包括與水配料制漿、注漿成型、干燥、修坯裝爐、真空燒結和去沙氧化及驗收等工序后制成碳化硅陶瓷。配料制漿用水優選采用蒸餾水、軟化水等，以避免水中含有的鈣等成分對產品的影響。

以重量百分比計，其中兩種SiC粉的純度≥99.6％，為高純度的碳化硅粉，其指標均符合國際FEPA顆粒分級要求。

以重量百分比計，碳黑粉采用高純度冶金碳黑粉，純度≥99.7％，石墨粉純度≥99.9％。

采用上述配方生產的反應燒結碳化硅陶瓷技術指標優良，其各項指標參數如下表

反應燒結碳化硅(SISIC)產品主要技術參數

而上述反應燒結碳化硅陶瓷的生產工藝，包括步驟：

(1)配料?采用干料：粒度為10～90μm的SiC粉5～8重量份、粒度為0.1～10μm的SiC粉2～3重量份、碳黑粉0.5～1重量份和石墨粉0.3～0.8重量份，以及聚乙烯醇或羧甲基纖維素液體0.1～0.3重量份，將上述原料分別加入到相對干料重量(干料重量為兩種SiC粉、碳黑粉和石墨粉的重量之和)10～30％的水中均勻攪拌混成漿料，水優選采用蒸餾水、軟化水等，以避免水中含有的鈣等成分對產品的影響；其中兩種SiC粉的指標均符合國際FEPA顆粒分級要求，兩種SiC粉均為高純度的碳化硅粉，碳黑粉采用高純度冶金碳黑粉，以重量百分比計，兩種SiC粉純度均≥99.6％，碳黑粉純度≥99.7％，石墨粉純度≥99.9％，聚乙烯醇或羧甲基纖維素液體的重量濃度為50～70％，優選采用60％；

(2)注漿成型?將混成漿料置入容器真空壓力罐中真空處理，在真空度超過-0.08MPa后，以真空度為-0.08MPa時為優，將漿料注入模具如石膏模成型，并根據坯體大小在0.5～12小時后開模得坯體；

(3)干燥?將坯體放入干燥室，緩慢升溫到40～80℃，烘干坯體；

(4)修坯裝爐?將烘干后坯體按圖紙等生產要求進行修理、驗尺后裝爐；裝爐時在坯體上放相對坯體重量30～70％的硅粉；所放硅粉的純度≥98％，而粒度為2～4mm；

(5)真空燒結?坯體燒結中按生產要求緩慢升溫；升溫至1400～2200℃后恒溫保溫1～4小時，然后降溫出爐，采用降溫到140～160℃出爐，優選的150℃出爐。

(6)去沙?出爐后進行打磨清理驗收后得成品，將出爐后的產品首先將其表面硅渣進行打磨清理，并氧化后進行驗收。

本發明的生產工藝，是由發明人對反應燒結碳化硅陶瓷配方、生產工藝的多年摸索、研究，歷經幾百次的實驗后所得出的更為成熟的反應燒結配方和生產工藝，該生產工藝成熟可靠，生產碳化硅陶瓷產品性能優良，質量穩定，生產的反應燒結碳化硅陶瓷機械強度高，耐高溫、抗氧化性強、熱穩定性能好、熱導率大、耐磨損性能好、耐化學腐蝕性能好、硬度高、抗熱震性能好，本工藝生產的SiSiC陶瓷制品的硬度、耐溫、耐磨、耐腐蝕均達到了國際反應燒結碳化硅陶瓷的碳化硅水平，廣泛應用于陶瓷窯具、脫硫噴嘴、冶金、化工等行業，并且產品的尺寸變形率<0.1％。