[發明專利]一種碳化硅-堇青石復相陶瓷窯具及其制備方法

有效

• 申請號: 201210257887.3
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN102775163A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 楊力;王錫林;徐澤躍
• 申請（專利權）人: 江蘇省陶瓷研究所有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/565;C04B35/195
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 李妙英

技術領域

本發明屬于陶瓷窯具技術領域，特別涉及一種碳化硅-堇青石復相陶瓷窯具及其制備方法。

背景技術

陶瓷窯具是陶瓷產品燒成工序中用于承重、運輸及保護被燒制品的耐火材料。其性能是否穩定直接關系著被燒陶瓷產品的好壞，并影響整體的生產成本。

目前，常見的陶瓷窯具有碳化硅質、堇青石質、剛玉-莫來石質以及莫來石-堇青石質等幾種類型。

自1891年碳化硅被發現以來，經過一百多年的發展，碳化硅材料已成為人們廣為利用的非氧化物陶瓷。它具有常溫和高溫強度高，熱導率大（500℃熱處理下導熱系數達65w/（m·k）），熱膨脹系數小（0~1400℃為4.8×10^-6℃^-1），熱震穩定性好，高溫耐磨性能優良，抗化學侵蝕性能強等一系列優點；也存在室溫下韌性不足，高溫抗氧化性不好，生產成本相對較高等不足，如一種利用碳化硅不同粒度制備純碳化硅窯具的方法（中國專利申請CN?1821179A，碳化硅窯具及其制備工藝），該方法的缺陷在于：（1）大量使用碳化硅微粉，會極大增加單位質量碳化硅的比表面積，導致制品高溫抗氧化性變差加劇；（2）原料成本較高，進而提高企業生產成本，不利于企業增效。堇青石因熱膨脹系數小，不易變形，抗急冷急熱能力強，熱震穩定性好，原料來源容易，組成穩定，也得到了較為廣泛的應用；但其燒成溫度狹窄，生產難以控制，必須添加一定的耐高溫材料，用以提高堇青石質材料的使用溫度。以硅微粉，氧化鋁微粉、氧化鎂細粉，煅燒高嶺土等為基質，以莫來石、紅柱石、碳化硅為骨料，采用澆注成型的方式制備的堇青石質陶瓷窯具（中國專利申請CN?1415575A，堇青石質窯具的制造方法），該方法的不足之處在于：（1）使用強度較低，在生產單位質量的陶瓷制品時消耗過大；（2）使用溫度較低，不利于制備較高檔的陶瓷制品。（3）采用澆筑、涂抹或振動成型，制品氣孔率過大，會導致所制得堇青石陶瓷制品高溫耐磨性能和抗侵蝕性能較差。??

發明內容

本發明旨在克服已有技術的缺陷，目的是提供一種抗氧化性能較好，成本較低，性能優良的碳化硅-堇青石復相陶瓷窯具，同時提供其制備方法。所制得的碳化硅-堇青石復相陶瓷窯具有較好的抗高溫氧化性，較高的力學強度和熱震穩定性，較低的熱膨脹系數。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種碳化硅-堇青石復相陶瓷窯具，其特征在于各原料的組成為：

碳化硅顆粒????????????????????????????????40~65wt%

堇青石細粉????≤0.074mm??????????????????35~60wt%

上述兩組分為100份，以此為基準，外加：

金屬硅粉??????≤0.074mm???????????????????2~8wt%

硅溶膠或鋁-硅溶膠????固含量25%~30%???????5~20wt%

結合劑????????????????????????????????????1~5wt%。

本配方中，碳化硅顆粒粒徑分5~3mm和3~1mm兩種，分別占碳化硅顆粒的45~70wt%和30~55wt%；結合劑為糊精、木質素磺酸鈣和亞硫酸紙漿廢液中的一種。

制備方法是，先將上述原料按配方混合均勻，困料12~24小時，成型，自然干燥，經110℃烘烤8~12小時，升溫至1320~1460℃，保溫6~12小時。

本制備方法中，成型為半干法機壓成型或為半干法振動加壓成型。

由于采用上述技術方案，本發明利用主要原料碳化硅顆粒和堇青石細粉制備碳化硅-堇青石復相陶瓷窯具，由于這兩種材料熱膨脹系數相近，因此在加熱、冷卻過程中產生的熱應力較小，進而提高陶瓷窯具整體的力學性能和熱震穩定性；同時只使用碳化硅顆粒作為骨料而不使用細粉，并引入相當含量的金屬硅粉，可有效提高窯具本身的高溫抗氧化性，且生產成本相對低廉。本發明利用兩種材料的復相達到增韌增強的目的，所制得的碳化硅-堇青石復相陶瓷窯具的抗高溫氧化性0.2%~0.5%（以300℃/h升至1200℃保溫20小時后質量變化百分率），常溫抗折強度40~55MPa，熱震穩定性次數150~200次（經1100℃熱處理后水冷），熱膨脹系數4.1~5.0（×10^-6℃^-1）。

因此，本發明具有生產成本低，窯具抗氧化性能好，性能穩定等優點。具備廣泛的經濟和社會價值。

具體實施方式