[發明專利]耐體積變化的氮氧化硅或氮氧化硅以及氮化硅粘結的碳化硅耐火材料

有效

• 申請號: 200980121644.3
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN102056862A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: N·F·萊沃伊;E·A·科特利尼;E·喬治
• 申請（專利權）人: 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司
• 主分類號: C04B35/573
• 分類號: C04B35/573
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

相關申請

本申請要求于2008年6月13日提交的美國臨時申請號61/131,945的權益。將以上申請的全部傳授內容通過引用結合在此。

發明背景

碳化硅因其高的強度、硬度及其對氧化、腐蝕和磨損的耐受性而眾所周知。因此，碳化硅以及反應粘結碳化硅(reaction-bonded?silicon?carbide)被用在許多要求這些特性的應用中。反應粘結碳化硅包括在一個連續粘結相基體中保持在一起的一個不連續的碳化硅顆粒相。

例如，由氮化硅(Si₃N₄)的一種基體所結合的基于碳化硅(SiC)的塊體是已知的。用于此類塊體的材料在例如美國專利號2,752,258中進行了描述。它們相對于碳塊體改善了氧化耐受性、機械強度(侵蝕)、和熱導率之間的折衷。此類塊體是通過碳化硅和硅的一種混合物與氮的反應燒結而獲得的，是得自在氮氣氣氛中的燒制。

還可以采用一種不均勻的氮化反應來生產除氮化硅之外的粘結相。例如，反應粘結碳化硅(其中該粘結相的主要組分是氮氧化硅(Si₂ON₂))可以通過使一種含顆粒碳化硅、硅金屬粉末以及一種氧源的混合物進行氮化而生產。

然而，典型地，氮氧化硅粘結的碳化硅將顯示出在長期暴露于氧化應激下時體積變化方面的增大，并且因此可能不適合某些應用，如在一些類型的焚燒爐中用作貼磚。

因此，存在著對于顯著降低或消除以上提及問題的一種氮氧化硅粘結的碳化硅耐火材料的需要。

發明概述

本發明總體上是針對一種基于反應燒結碳化硅的產品，該產品包括硼并且對于響應于氧化應激的體積變化是耐受性的。

在一個方面，本發明涉及一種基于反應燒結碳化硅的產品，該產品包括：一種碳化硅組分；一種粘結組分，其中該粘結組分包括的氮氧化硅超過該粘結組分的任何氮化硅；以及至少一種硼組分，它對于為了引起基于反應燒結碳化硅的產品對氧化應激下體積變化的增大耐受性而在反應燒結之前存在的量而言是殘余的。

在另一方面，本發明涉及一種形成基于氮氧化硅粘結碳化硅產品的方法，該方法包括以下步驟：制備一種裝料，該裝料具有含碳化硅、硅金屬、硅石、石灰石、一種粘結劑以及至少一種硼化合物的一種混合物，該硼化合物的量值是為了引起該基于氮氧化硅粘結的碳化硅的產品對氧化應激下體積變化的增大耐受性；將該裝料成型為一個預成型件；并且將該預成型件在一個氮氣氛中燒制以形成該基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品。

在另一方面，本發明涉及一種形成基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品的方法，該方法包括以下步驟：制備一種裝料，該裝料包括含有碳化硅、硅金屬、石灰石、一種粘結劑以及至少一種硼化合物的一種混合物，該硼化合物的量值是為了引起該基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品對氧化應激下體積變化的增大耐受性；將該裝料成型為一個預成型件；并且將該預成型件在氮氣與氧氣的一個混合氣氛中燒制以形成該基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品。

在另一方面，本發明涉及由一種方法形成的基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品，該方法包括以下步驟：制備一種裝料，該裝料具有含碳化硅、硅金屬、硅石、石灰石、一種粘結劑以及至少一種硼化合物的一種混合物，該硼化合物的量值是為了引起該基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品對氧化應激下體積變化的增大耐受性；將該裝料成型為一個預成型件；并且將該預成型件在一個氮氣氣氛中燒制以形成該基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品。

在另一方面，本發明涉及由一種方法形成的基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品，該方法包括以下步驟：制備一種裝料，該裝料具有含碳化硅、硅金屬、一種粘結劑以及至少一種硼化合物的一種混合物，該硼化合物的量值是為了引起該基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品對氧化應激下體積變化的增大耐受性；將該裝料成型為一個預成型件；并且將該預成型件在氮氣與氧氣的混合氣氛中燒制以形成該基于氮氧化硅粘結碳化硅的產品。

在另一方面，本發明涉及一種用于耐火物品的裝料，該裝料具有碳化硅、至少一種硼組分、硅金屬、硅石以及一種粘結劑。

在另一方面，本發明涉及一種氧氮化物粘結碳化硅耐火材料，該耐火材料具有對氧化應激下體積變化的改善耐受性，其中這種改善包括至少一種硼組分，它對于為了引起該基于反應燒結碳化硅的產品對氧化應激下體積變化的增大耐受性而在反應燒結之前存在的量而言是殘余的。